JP2021042587A

JP2021042587A - 水面清掃装置

Info

Publication number: JP2021042587A
Application number: JP2019165692A
Authority: JP
Inventors: 善雄肥田; Yoshio Hida; 梨弥子肥田; Riyako Hida; 市郎齋藤; Shiro Saito
Original assignee: Wakasa Atomic Energy Tech Senior Consulting Co Ltd; Wakasa Atomic Energy Technology Senior Consulting Co Ltd
Current assignee: Wakasa Atomic Energy Tech Senior Consulting Co Ltd; Wakasa Atomic Energy Technology Senior Consulting Co Ltd
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: JP6727494B1

Abstract

【課題】プールや水槽等のゴミや埃、塵とともに水面の薄い層の水を安定的に継続して吸い込み、フィルター等で浄化する水面清掃装置を提供する。【解決手段】円柱又は角柱の外部筒と、外部筒よりも短い円柱の内部筒とを上面で繋いだドーナツ状の空気室を持つ２重筒「吸い込み口フロート」１を、水中に設置された円柱又は角柱のカップ状の「吸い込み口カップ」２上部に、摺動できるわずかな隙間を介して被せたものを吸い込み口とし、水面近傍の水が吸い込み口フロート中央部分の穴から吸い込み口カップ内に流入して、吸い込み口カップ内水位を上昇させる。これに伴い吸い込み口フロートも上昇し、流入する水量が減る。流入量がポンプによる吸引量を下回った時、再び吸い込み口カップ内水位が下降し、以降この繰り返しとなる。この仕組みを利用して、吸引量と流入量が同量となる水面下の一定位置に吸い込み口フロートをバランスさせる。【選択図】図１

Description

原子力発電所の使用済燃料の貯蔵プールなどの開放水面を持った水槽においては、空気中の埃や塵が水面上に浮遊し、水面上からの視界を遮るとともに、やがては沈降して懸濁物となり、放射化されて浄化作業や回収物の取り扱いに手間がかかるようになる。このため、水面上に浮遊する埃や塵を沈降する前に効率よく除去することが求められている。また、水族館や一般の水槽、工業用の水槽、液槽においても、水面に浮遊する埃や塵を効率的に除去することは懸濁を防ぐうえで重要なことと考えられる。本発明はこれらの水面または液面に浮遊する埃や塵を効率よく除去するために水面に自動追従する吸い込み口を持った水面清掃装置に関するものである。

従来、プール、水槽、液槽等の水面、液面に浮遊する、ごみ、埃、塵の除去は、網等を用いて人力で行ってきたが、これを効率化するため様々な装置が考案されている。例えば水中を走行する台車に水面の水の吸い込み口を装備したものが考案されている。（例えば、特許文献１参照。）これは、水中を走行する台車の吸い込み口から陸上に設置した真空ポンプで水面の水と同時にゴミ、埃、塵を吸い込み、フィルターで除去するものであるが、プール内に設置物があると使用できない。

またエンドレスのベルト状ろ網で水面上のゴミをすくい上げる装置も知られている。（例えば、特許文献２参照。）これは細かな埃等をろ網ベルトから完全に除去することが困難で、再び水中に巻き込む恐れがある。

また水中に浸したエンドレスの吸水性のベルトに水面上のゴミや埃を付着させて引き上げ、別槽で絞って水とゴミや埃を落として循環させる構造の液面浄化装置も考案されている。（例えば、特許文献３参照。）この装置は浄化の速度が遅く、広い範囲のゴミや埃の除去は困難である。

また水槽に浮かべた箱体の側面に吸い込み口を設け、水面近傍の水を吸い込んで内部のポンプとフィルターでゴミや埃を除去する液面掃除機も考案されている。（例えば、特許文献４参照。）これはポンプで吸い上げるためには吸い込み口は水中でなければならず、水面上に浮遊するゴミや埃を除去するには効率が悪い。

またプール側面に埋設された可動式の吸い込み口を持った液面清掃装置も考案されている。（例えば、特許文献５参照。）水面の位置に合わせて手動で吸い込み口の高さを調節する必要があり、また装置の設置には大掛かりな工事が必要である。

また水槽壁に取り付けた中空容器の内部のフロートによって吸い込み口の高さを水面直下に調節する液面清掃装置も考案されている。（例えば、特許文献６参照。）この方法はフロートのリンク機構が複雑であることと吸い込み口の方向も限られることから容器の吸い込み口周辺に集まってきたゴミや埃、塵が付着蓄積することが想定される。

また水面上に落下する水流を利用して周囲の水面のゴミや埃を吸い込み直下のフィルターで漉し取る構造の水面清掃装置も考案されている。（例えば、特許文献７参照。）これには常時流入する水流が必要であり、流入する水流がない平静な水面には適用できない。

実公平７−５４３４４公開実用昭和４８−５２１７２公開実用昭和５２−７６１公開実用昭和６４−３２７１１公開実用昭和５３−２９８６９公開特許公報平４−１９８５１２公開実用平成４−５７５２４

プールや水槽等の水面や液面上に浮遊する細かなゴミや埃、塵等を除去するためには、浮遊する細かなゴミや埃、塵とともに水面の薄い層の水を安定的に継続して吸い込む方法が効率的である。しかしながら従来考案された装置では、機械的に細かいゴミや埃、塵をすくい上げる方法では細かなゴミや埃、塵を回収しきれず、プール壁に吸い込み口を埋め込む方法では吸い込み口の位置を人力で調節する必要があり、1方向に吸い込み口を持つ中空箱を設置する方法では箱周りに付着蓄積する細かなゴミや埃、塵を除去できない。

本発明は、水面上に浮遊する細かなゴミや埃、塵を効率よく除去するため、細かなゴミや埃、塵が吸い込み口の周囲に集積しないよう吸い込み口を完全に水没させ、且つ、水面下の一定の位置に自動で保持して水面の薄い層の水を安定的に継続して吸い込み浄化する機構を持った水面清掃装置である。

円柱又は角柱の外部筒と、外部筒よりも短い円柱の内部筒とを上面で繋いだドーナツ状の空気室（下面は開放）を持つ２重筒「吸い込み口フロート」を、水中に設置された円柱又は角柱のカップ状の「吸い込み口カップ」上部に、摺動できるわずかな隙間を介して被せたものを吸い込み口とする。これは、吸い込み口カップ内の水位の上下によって吸い込み口フロートが上下する構造であって、吸い込み口カップ底面に接続したポンプで内部の水を吸引すると、吸い込み口カップ内水位が下降するのに伴い吸い込み口フロートも下降し水面下に沈む。すると、水面近傍の水が吸い込み口フロート中央部分の穴から吸い込み口カップ内に流入して、吸い込み口カップ内水位を上昇させる。これに伴い吸い込み口フロートも上昇し、流入する水量が減る。流入量がポンプによる吸引量を下回った時、再び吸い込み口カップ内水位が下降し、以降この繰り返しとなる。この仕組みを利用して、吸引量と流入量が同量となる水面下の一定位置に吸い込み口フロートをバランスさせる構造をもった水面清掃装置である。

本発明を使用することにより、水面上に浮遊する細かなゴミや埃、塵を装置周辺に滞留させることなく、また人力で吸い込み口の位置を調整することなく、効率よく細かなゴミや埃、塵が浮遊する水面の水を薄い層として吸い込み浄化できる。

据付け型の水面清掃装置の一例を示す全体概念図である。吸い込み口の動作原理図である。自走遊泳型の水面清掃装置の一例を示す全体概念図である。掃除機型の水面清掃装置の一例を示す全体概念図である。

図１は本発明を適用した据付け型の水面清掃装置の一例を示す全体概念図である。

下面が解放されたドーナツ状の空気室を持った２重筒の吸い込み口フロート１が、倒置した水中ポンプ４の吸入口に接続された吸い込み口カップ２の外側に摺動できるわずかな隙間を介して被せられており、吸い込み口カップ２の内側には細かなゴミや埃、塵を漉しとるフイルター３が装着されている。吸い込み口カップと水中ポンプは支持ブラケット９を介して水槽壁面に固定されている。吸い込み口フロート１の上外面には流れ込む水流を安定した旋回流にするための整流板６が装着されても良い。また、吸い込み口フロートの回転防止と脱落防止のためブラケットに取り付けられた回り止めピン８に吸い込み口フロートの外れ止めリング７を緩く嵌合させても良い。

図２に示す吸い込み口の動作原理図において、（A)の水中ポンプ起動前は、吸い込み口フロート上部は内部の空気室の浮力によって水槽水面より上に突き出ている。（B)の起動時には、水中ポンプによって吸い込み口カップ内の水が下方に吸い出されるため吸い込み口カップ内の水位が下降し、吸い込み口フロートも下降して上部が水槽水面より下になり、吸い込み口フロートの中央部の穴から水槽水面部の水が吸い込み口カップ内に流入するようになる。（C)の運転状態においては水中ポンプによって吸い出される水の量と吸い込み口フロートの中央部の穴から流入する水の量が同量になる位置で吸い込み口フロートがバランスする。（D)の水槽水面が下がった時においては、吸い込み口フロート上面と水槽水面の間隙が小さくなり、流入する水量が減るため吸い込み口カップ内の水位が下降し、吸い込み口フロートも下降して吸い込み口フロート上面と水槽水面の間隙が増加し、再び流入する水量が増加して水中ポンプによって吸い出される水の量とバランスする。

図１に据付け型の水面清掃装置の一例を示す。細かなゴミや埃、塵が浮遊する水面の水は整流板６によって安定的な旋回流となって水槽水面１２のわずかに下の位置に自動的にバランスされた吸い込み口フロート１の中央部の穴から流入水流１５として吸い込み口カップ２内に流下し、フィルター３でゴミや埃、塵を除去され、水中ポンプ４によって吸引された後、吐出口５より吐出水流１３となって水槽１１内の水中に吐出される。吸い込み口カップ２および水中ポンプ４は支持ブラケット９によって水槽１１に取り付けられる。吸い込み口フロート１の回転を防止し、脱落を防ぐために吸い込み口フロートの外れ止めリング７を支持ブラケットに取り付けた回り止めピン８に緩く嵌合させる。水中ポンプ４は電源コード１０を介して運転する。

図３に自走遊泳型の水面清掃装置の一例を示す。細かなゴミや埃、塵が浮遊する水面の水は水槽水面１２のわずかに下の位置にバランスされた六角吸い込み口フロート２１の中央部の穴から六角吸い込み口カップ２２内に流入し、フィルター２３でゴミや埃、塵を除去され、バッテリー駆動水中ポンプ２４によって吸引された後、水平に９０度刻みで４方向を向いた推進吐出口２５のうち１か所から吐出される。六角吸い込み口カップ２２およびバッテリー駆動水中ポンプ２４はバッテリー２９を内蔵した４基のフロート２８に連結され、全体がフロート２８の浮力で水中の一定の深さに保持される。この場合六角吸い込み口カップ２２内の水位が下がると浮力が増して装置全体が浮き上がるが、六角吸い込み口フロート２１が下降して水槽水面との間隙を一定に保ち、安定的に継続して水面の水を吸い込むことができる。

また、遠隔操作で開閉弁２６を操作して１方向のみを開放し、その方向の推進吐出口２５から水を吐出する反力で、装置全体を反吐出方向に自力で移動する。

図４に掃除機型の水面清掃装置の一例を示す。保持フロート３４に連結された吸い込み口カップ３２に吸い込み口フロート３１が被せられており、細かなゴミや埃、塵が浮遊する水面の水は、水槽水面１２のわずか下の位置に自動的にバランスされた吸い込み口フロート３１の中央部の穴から吸い込み口カップ３２内に流下し、吸い上げ口３３、吸い上げホース３６を経由して、陸上におかれた吸い上げポンプ３７によって吸い上げられる。その後、フィルター３８で浄化された後、戻しホース３９を通って吐出口４０から水中に戻される。支持棒３５を使用して吸い込み口をゴミや埃、塵の多いところに近づけることができるものの、手動では装置を一定の深さ位置に固定することが困難であるが、吸い込み口フロート３１が水槽水面のわずか下の位置に自動的にバランスされることで、安定的に継続して水面に浮遊するゴミや埃、塵を吸い込み浄化することができる。

原子力施設の使用済燃料貯蔵プール及び他のプール並びに他産業の開放水槽、液槽、水族館の水槽、生簀、遊戯用プール、浴槽等の水面に浮遊する細かなゴミや埃、塵の除去に使用できる。

１．吸い込み口フロート
2．吸い込み口カップ
3．フィルター
4．水中ポンプ
５．吐出口
６．整流板
７．外れ止めリング
８．回り止めピン
９．支持ブラケット
１０．電源コード
１１．水槽
１２．水槽水面
１３．吐出水流
１４．吸い込み口内水面
１５．流入水流
２１．六角吸い込み口フロート
２２．六角吸い込み口カップ
２３．フィルター
２４．バッテリー駆動水中ポンプ
２５．推進吐出口
２６．開閉弁
２７．フロート支持板
２８．フロート
２９．バッテリー
３１．吸い込み口フロート
３２．吸い込み口カップ
３３．吸い上げ口
３４．保持フロート
３５．支持棒
３６．吸い上げホース
３７．吸い上げポンプ
３８．フィルター
３９．戻しホース
４０．吐出口

Claims

円柱又は角柱の外部筒と、外部筒よりも短い円柱の内部筒とを上面で繋いだドーナツ状の空気室（下面は開放）を持つ２重筒「吸い込み口フロート」を、水中に設置された円柱又は角柱のカップ状の「吸い込み口カップ」上部に、摺動できるわずかな隙間を介して被せたものを吸い込み口とする。これは、吸い込み口カップ内の水位の上下によって吸い込み口フロートが上下する構造であって、吸い込み口カップ底面に接続したポンプで内部の水を吸引すると、吸い込み口カップ内水位が下降するのに伴い吸い込み口フロートも下降し水面下に沈む。すると、水面近傍の水が吸い込み口フロート中央部分の穴から吸い込み口カップ内に流入して、吸い込み口カップ内水位を上昇させる。これに伴い吸い込み口フロートも上昇し、流入する水量が減る。流入量がポンプによる吸引量を下回った時、再び吸い込み口カップ内水位が下降し、以降この繰り返しとなる。この仕組みを利用して、吸引量と流入量が同量となる水面下の一定位置に吸い込み口フロートをバランスさせる構造をもった水面清掃装置。
吸い込み口フロートの上外面に流れ込む水流を安定した旋回流にするための整流板が装着され、吸い込み口フロートの回転防止と脱落防止のため回り止めピンと吸い込み口フロートの外れ止めリングを装着した請求項１に示す水面清掃装置。
自走遊泳型の水面清掃装置であって、全体がフロートの浮力で水中の一定の深さに保持される装置において、吸い込み口カップ内の水位が下がり浮力が増して装置全体が浮き上がっても、吸い込み口フロートが下降して水槽水面との間隙を一定に保ち、安定的に継続して水面の水を吸い込むことができる請求項１に示す水面清掃装置。
自走遊泳型の水面清掃装置であって、ポンプの吐出水を水平に９０度刻みで４方向を向いた推進吐出口から吐出する構造で、遠隔操作で開閉弁を操作して１方向のみを開放し、その方向の推進吐出口から水を吐出する反力で装置全体を反吐出方向に自力で移動する構造の請求項３に示す水面清掃装置。
陸上から水槽の水面に差し込む支持棒の先端に吸い込み口を装備し、水面上に浮遊する細かなゴミや埃、塵を陸上に設置した吸い上げポンプで吸い上げ、フィルターで浄化した後水槽内に戻す掃除機型の水面清掃装置であって、支持棒の先端が多少揺動しても吸い込み口フロートが水面との間隙を一定に保持して安定的に継続して水面の水を吸い込む構造の請求項１に示す水面清掃装置。