JP2014069886A

JP2014069886A - 液面被覆用フロート

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Publication number: JP2014069886A
Application number: JP2012219637A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Araki; 利一荒木
Original assignee: Aramu KK
Current assignee: Aramu KK
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】液中に投入された複数のフロートが、六角形の面が液面の上下方向に向き、互いに重なりあうことなく、安定して水平を保ちながら浮かび、効率良くフロート同士が密着して液面を隙間なく被覆することができる構造を有する低コストの液面被覆用フロートを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の液面被覆用フロート１は、液面に浮かべて液面を覆うための液面被覆用フロート１であって、液面被覆用フロート１が、六角柱形状の平板部２と、平板部２の六角形状の上面および下面にそれぞれ形成された大きさの異なる半球面状の凸部３、４とを有し、平板部２の六角形の対角線長さが、２つの凸部３、４の半球面の頂部間長さより長く、液面被覆用フロート１が発泡性樹脂により形成され、比重が０．６〜０．８であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、隙間なく液面を被覆することができる液面被覆用フロートに関する。

従来の液面被覆用フロートとしては、中空に形成されている球状のフロートが知られている。この球状のフロートは、多数個をまとめて液体中に投げ込んでも、重なり合うことなく液面に浮いて並ぶため、効率的にフロートを並べることができる。しかし、球状の直径部分が液面に並ぶため、液面では円の配列になり、液面を完全に塞ぐことはできず、円と円との間にできた隙間に小さい球を混ぜて投入する必要があるが、それでも完全に表面を塞ぐことはできない。

一方、このような問題を解決するフロートとして、平面形状が正六角形状で、上下面に低い錐面を形成した一定の厚さを有する板状構造のものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。このように、平面形状を正六角形状とする板状構造にすれば、フロートが液面上に配列されると、六角柱の側面同士が表面張力により密着し、隙間を生じることなく並べることができる。さらに、上下面に錐面を形成することにより、フロートを纏めて液中に投入した場合でも、錐面でフロート同士がすべり、重なりにくくなる。

しかし、たとえば室内用や実験室用の小さな容器などの液体にできるだけ隙間を生じることなく浮かべるには、対角の寸法を３０ｍｍ程度以下に小さくする必要がある。寸法の小さいフロートは軽いため、フロートを纏めて液中に投入すると、上下面に錐面が形成されていても、フロート同士が錐面同士でくっついて重なり合い、その結果、液面を完全に塞ぐことができない。

そのような観点から、フロートの上下面の錐面を曲面としたものも考えられている（たとえば、特許文献２参照）。フロートの上下面を曲面状にすることにより、フロート同士が面接触することがなく点接触することになるので、互いに重なり合うことはない。また、上面の錐面を高くして、たとえば仰角αが４５°以上の錐面または凸状曲面とし、フロートが他のフロートに乗ろうとしても滑り落ち、フロート同士が重なり合わないようにした構造にしたものも考えられている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２０００−３５５３９５号公報特開２０００−３３５６８５号公報特開２００２−１１４２９２号公報

しかし、特許文献２に記載された、上下面に低い曲面が形成されたフロートでは、下面が曲面で覆われているため、液面で水平を保ちにくく、液面を完全に塞ぐことが難しい。また、特許文献３に記載された、上面に高い錐面または曲面が形成されたフロートでは、横幅に対して縦幅が比較的長いので、重心が低くなるように工夫はされているものの、フロートが密集したような場所では横になった状態から縦に回転することは難しい。そして、横幅に対して縦幅が比較的長い構造を有しているので、液面で不安定であり、安定して水平を保ちにくい。その結果、液面を完全に塞ぐことが難しい。さらに、これらのフロートは、中空であることを特徴としており、所望の形状に加工した部材を溶接等により接着して形成されるため、製造コストが非常に高くなるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、液中に投入された複数のフロートが、六角形の面が液面の上下方向に向き、互いに重なりあうことなく、安定して水平を保ちながら浮かび、効率良くフロート同士が密着して液面を隙間なく被覆することができる構造を有する低コストの液面被覆用フロートを提供することを目的とする。

本発明の液面被覆用フロートは、液面に浮かべて液面を覆うための液面被覆用フロートであって、該液面被覆用フロートが、六角柱形状の平板部と、該平板部の六角形状の上面および下面にそれぞれ形成された大きさの異なる半球面状の凸部とを有し、前記平板部の六角形の対角線長さが、２つの前記凸部の半球面の頂部間長さより長く、前記液面被覆用フロートが発泡性樹脂により形成され、比重が０．６〜０．８であることを特徴とする。

また、前記平板部の六角形の対角線長さが、２つの前記凸部の半球面の頂部間長さの１．２倍以上であることが好ましい。

また、２つの半球面状の前記凸部のうち、大きい方の凸部の体積が小さい方の凸部の体積の１．５倍以上であることが好ましい。

また、前記平板部の六角形状の上面および下面において半球面状の前記凸部の周囲に平坦部を有することが好ましい。

本発明によれば、液中に投入された複数のフロートが、六角形の面が液面の上下方向に向き、互いに重なりあうことなく、安定して水平を保ちながら浮かび、効率良くフロート同士が密着して液面を隙間なく被覆することができる構造を有する低コストの液面被覆用フロートを提供することができる。

本発明のフロートが液面に浮かべられた使用状態を示す図である。本発明のフロートの正面図（ａ）および側面図（ｂ）である。

以下、添付図面を参照し、本発明の液面被覆用フロート（以下、単にフロートという）を詳細に説明する。

図１に示されるように、本発明のフロート１は、液面Ｓに浮かべて液面Ｓを覆うためのものであり、液面Ｓに複数のフロート１を投入して液面Ｓを覆い、例えば、気体が液体中に溶け込んだり、液体が蒸発したりするのを防止し、液体の保温や臭気の発散を防止する。

このフロート１は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、六角柱形状の平板部２と、平板部２の六角形状の上面および下面にそれぞれ形成された大きさの異なる半球面状の凸部３、４とを有する。半球面状の凸部３、４は、平板部２の軸Ｘに対して軸対象に形成され、フロート１全体が軸Ｘに対して軸対象に形成されている。

フロート１が六角柱形状の平板部２を有することにより、複数のフロート１が液面に浮かべられた際、平板部２の六角柱の側面同士が表面張力により互いに引き寄せられて、液面を覆うことができる。また、フロート１が半球面状の凸部３、４を有することにより、フロート１同士はその上下面において面接触する部分が少なく点接触しやすくなるので、互いに重なり合うことはない。さらに、半球面状の凸部３、４が平板部２の上下面で大きさ（平板部２表面からの隆起高さ）が異なることにより、たとえフロート１が横を向いた状態（軸Ｘが液面に対して平行の状態）で液中に投入されても、反動で液面上に浮かび上がったときには、相対的に大きくて重い凸部４が下側に、相対的に小さくて軽い凸部３が上側に向くように回転する。逆に、フロート１が横を向いて浮かんでいる（液中に一部沈んでいる）状態では、後に詳述するが、フロート１に浮力が働くので、相対的に大きい凸部４が上側に、相対的に小さい凸部３が下側を向くように回転する。したがって、いずれの場合でも、フロート１は軸Ｘが液面に対して垂直になるように、つまりフロート１の六角形の面が液面の上下方向に向いて浮かぶことが容易になる。そして、フロート１全体が軸Ｘに対して軸対象に形成されていることにより、軸Ｘに平行に浮かんだフロート１が液面で傾くことなく浮かぶことができる。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、平板部２の六角形の対角線長さＤは２つの半球面状の凸部の頂部間長さＨより長い。このような構成を有するフロート１が液面において軸Ｘが液面に垂直になるように浮かんだ後は、フロート１は回転することなく、安定して軸Ｘが液面に垂直になるように保たれる。この結果、フロート１の六角柱の側面が液面に対して垂直となり、複数のフロート１の六角柱の側面同士が表面張力により互いに引き寄せられ、複数のフロート１が液面を覆うことができる。

また、フロート１は発泡性樹脂により形成される。このとき、平板部２および半球面状の凸部３、４は一体として射出成形により形成される。したがって、従来の中空のフロートと比べて、複雑な製造工程を必要とせず、非常に安価に製造できる。成形方法は射出成形が好ましいが、所望の形状のフロート１が得られれば他の成形方法であっても良い。発泡性樹脂は樹脂および発泡剤を含んでいる。樹脂としては、成形、特に射出成形が可能であれば特に限定されないが、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等の公知の樹脂が採用される。また、発泡剤としては、特に限定されず、炭化水素系発泡剤等の公知の発泡剤が採用される。

フロート１の比重は０．６〜０．８である。比重を０．８以下とすることでフロート１が浮かびやすくなるので、複数のフロート１により液面を覆いやすい。比重が０．８より大きくなると、液中に投入されたフロート１は液中まで沈んでしまい浮かんでくるまでに時間がかかる。沈む深さによっては複数のフロート１間で浮上する時間に差異が生じるため、複数のフロート１が液面を覆った後に浮かび上がってくるフロート１は液面のフロート１の下側に重なってしまう。結果として、上側のフロート１は下側のフロート１の浮力に押され液面から浮き上がり、液面を完全に覆うことができなくなる。一方、比重を０．６以上とすることで、たとえフロート１が横を向いた状態（軸Ｘが液面に対して平行の状態）で液中に投入されても、凸部３、４の半分以上が液中に沈み、凸部３、４の液中に沈んだ部分の体積差に起因した浮力差が生じ、浮力の大きい、つまり体積の大きい凸部４が上側を向くように回転する。したがって、フロート１は軸Ｘが液面に対して垂直になるように、つまりフロート１の六角形の面が液面の上下方向に向いて浮かぶことが容易になる。比重が０．６より小さいと、凸部３、４が液中に沈む体積が小さいので、前記の浮力差を利用することができず、スムーズに回転することができない。このような観点から、フロート１の比重は０．６〜０．８である必要がある。

以上述べてきたように、フロート１が液中に投入されると、フロート１が大きさの異なる半球面状の凸部３、４を有することにより、たとえフロート１が横を向いた状態（軸Ｘが液面に対して平行の状態）で液中に投入されても、相対的に大きくて重い凸部４が下側に、相対的に小さくて軽い凸部３が上側に向くように回転する。フロート１が横を向いた状態で液中に沈んだ場合には、フロート１の比重を０．６以上にすることにより、凸部３、４の大きさの違いに起因した浮力差によるモーメントが働き、そのモーメントによりフロート１は回転する。その結果、いずれの場合でも、フロート１の六角形の面が液面の上下方向に向いて浮かぶことが容易になる。また、平板部２の六角形の対角線長さＤが２つの半球面状の凸部３、４の頂部間長さＨより長い構成とすることにより、フロート１は液面において軸Ｘが液面に垂直になるように安定して浮かぶことができる。このとき、フロート１の比重が０．８以下であるので、液中に投入されて一度沈んだフロート１は素早く浮き上がることができるので、複数のフロート１間で浮上する時間に大きな差異が生じることはなく、フロート１同士がその上下面で重なり合うことはない。また、凸部３、４が半球面状の形状であるのでフロート同士はたとえ重なってもその上下面において面接触することなく点接触することになるので、フロート１同士がその上下面で重なり合った状態を維持することは無い。以上の構成により、フロート１は、その六角柱の側面が液面に対して垂直となるように液面に安定して浮かぶことができ、複数のフロート１同士が、互いに重なり合うことなく、表面張力により互いに引き寄せられ、液面を覆うことができる。

ここで、平板部の六角形の対角線長さが、２つの前記凸部の半球面の頂部間長さの１．２倍以上であることが好ましい。このような構成を有するフロート１は軸Ｘを液面に垂直になるように安定して浮かぶことができる。１．２倍よりも小さいと、軸Ｘが液面に垂直になるように浮かんでいるフロート１に比較的小さな力が加わった場合でも、軸Ｘが液面に平行になるようにフロート１が回転してしまう。そうすると、フロート１の六角柱の側面が液面に対して平行となり、複数のフロート１同士が表面張力により互いに引き寄せられることがなく、液面を完全に覆うことができない。

２つの半球面状の凸部３、４のうち、大きい方の凸部４の体積が小さい方の凸部３の体積の１．５倍以上であることが好ましい。このような範囲にあるフロート１は、たとえフロート１が横を向いた状態（軸Ｘが液面に対して平行の状態）で液中に投入されても、相対的に大きくて重い凸部４が下側に、相対的に小さくて軽い凸部３が上側に向くように回転する。フロート１が横を向いた状態で液中に沈んだ場合でも、凸部３、４の大きさの違いに起因した浮力差によるモーメントが働き、そのモーメントによりフロート１は回転する。１．５倍よりも小さいと、凸部３、４の体積差および重量差が小さくなり、浮力差および重量差による回転効果が十分得られない。

平板部２は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、平板部２の六角形状の上面および下面において、凸部３、４の周囲に平坦部Ｆを有している。ここで、上述のように、凸部３、４はフロート１を回転させる役割を担っているので一定範囲の体積を確保する必要がある。凸部３、４の周囲に平坦部Ｆを設けた場合、凸部３、４のそれぞれが一定範囲の体積を確保しようとすると、平坦部Ｆを設けない場合と比べて、凸部３、４のそれぞれの平板部２表面からの隆起高さを高くし、曲率半径を小さくする必要がある。これにより、凸部３、４の傾斜は急になり、フロート１同士の上下面での重なりを防止しやすくなる。また、平板部２の六角形状の上面および下面において平坦部Ｆを有することにより、いずれの面が液中に沈んでも、フロート１は傾きにくく安定して浮かぶことができる。平坦部Ｆの面積率は特に限定されないが、小さすぎると凸部３、４の曲率半径が大きくなりフロート１の上下面で重なりやすく、また安定して浮かぶことができず、大きすぎるとフロート１同士が平坦部Ｆでくっついてしまう可能性があるので、両者の効果が十分得られる面積率にする必要がある。

２つの半球面状の凸部３、４のフロート１全体に対する体積比は、いずれの凸部３、４が上側を向いたとしても、フロート１の平板部２の側面に液面が来るように設定する必要がある。すなわち、重力と浮力の関係から、凸部３、４のうち大きい方の凸部４の体積比が、フロート１の比重が０．８のときは２０％以下、比重が０．７のときは３０％以下、比重が０．６のときは４０％以下とする必要がある。凸部４の体積比をそのような値にすることにより、フロート１の平板部２の側面に液面が来ることになり、液面が表面に露出することなく、複数のフロート１の平板部２によって液面を覆うことができる。体積比がそのような値よりも大きいと、フロート１の平板部２は液中に沈んでしまい、凸部３、４のいずれかの側面に液面が来ることになり、複数のフロート１同士が引き寄せ合って液面を覆ったとしても、液面がフロート１上に露出することになる。したがって、液面を十分に保護することができない。

１フロート
２平板部
３、４凸部
Ｄ対角線長さ
Ｆ平坦部
Ｈ頂部間長さ
Ｓ液面
Ｘ軸

Claims

液面に浮かべて液面を覆うための液面被覆用フロートであって、
該液面被覆用フロートが、
六角柱形状の平板部と、
該平板部の六角形状の上面および下面にそれぞれ形成された大きさの異なる半球面状の凸部とを有し、
前記平板部の六角形の対角線長さが、２つの前記凸部の半球面の頂部間長さより長く、
前記液面被覆用フロートが発泡性樹脂により形成され、比重が０．６〜０．８であることを特徴とする液面被覆用フロート。
前記平板部の六角形の対角線長さが、２つの前記凸部の半球面の頂部間長さの１．２倍以上であることを特徴とする請求項１記載の液面被覆用フロート。
２つの半球面状の前記凸部のうち、大きい方の凸部の体積が小さい方の凸部の体積の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の液面被覆用フロート。
前記平板部の六角形状の上面および下面において半球面状の前記凸部の周囲に平坦部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液面被覆用フロート。