JP6858677B2 - 浮遊物除去装置 - Google Patents

Description

この発明は、液面に浮かぶフロートを備える浮遊物除去装置に関する。

従来、液面に浮かぶフロートを備える浮遊物除去装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、液面に浮かぶ複数のフロートと、フロートの下方に設けられ、液面近傍の浮遊物を吸引する吸引力を発生させるポンプと、上方に向けて円形状に開放された吸込口を有する吸込部とを備える浮遊物除去装置が開示されている。

特開２０１５−２１１９７２号公報

しかしながら、上記特許文献１の浮遊物除去装置は、液面下の吸込口と、液面との距離が小さい場合に、装置が僅かに上昇しただけで吸込口が液面上に突出してポンプが空気を吸い込み、ポンプの吸込機能が低下してしまうという不都合がある。一方、液面下の吸込口と、液面との間隔が大きい場合に、浮遊物を吸い込まずに浮遊物の下方の液体ばかりを吸い込んでしまうという不都合がある。また、ポンプの流量が変わるようなポンプの駆動環境の変化が生じた場合に、浮遊物を除去するために許容される吸込口の高さ位置の範囲が小さいので、浮遊物を吸い込めなくなるという不都合がある。すなわち、上記特許文献１の浮遊物除去装置では、浮遊物を除去可能な吸込口の所定の高さ位置を安定して維持することが難しいという問題点があると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、浮遊物を除去可能な吸込口の高さ位置を安定して維持することが可能な浮遊物除去装置を提供することである。

この発明の一の局面による浮遊物除去装置は、側面視において、外表面が曲面形状を有し、液面に浮かぶ縦長の単一のフロートと、フロートの下方に設けられ、液面近傍の浮遊物を吸引する吸引力を発生させるポンプ本体と、ポンプ本体およびフロートに接続され、フロートとは別体の筒状の吸入部材と、を備え、筒状の吸入部材は、外周部から内周部に浮遊物を通過させることにより浮遊物を取り込む溝状の浮遊物吸入部を含み、筒状の吸入部材は、平面視において、単一のフロートを取り囲むように形成され、筒状の吸入部材の下方側の内表面は、側面視において、フロートの曲面形状の外表面に沿った曲面形状を有する。

この発明の一の局面による浮遊物除去装置では、上記のように、筒状の吸入部材に、外周部から内周部に浮遊物を通過させることにより浮遊物を取り込む溝状の浮遊物吸入部を設けることによって、上方に向けて円形状に開放された吸込口により浮遊物を吸い込む場合と比較して、溝状の浮遊物吸入部により、浮遊物を除去可能な高さ方向の範囲により大きな幅を持たせることができるので、自然流下（越流）により、浮遊物を吸入部材の内側に取り込む堰の開口として浮遊物吸入部を機能させることができる。その結果、浮遊物を除去可能な吸込口の高さ位置を安定して維持することができる。また、浮遊物除去装置は、単一のフロートを備えるので、フロートが複数ある場合と比較して、装置構成を簡素化して、装置を小型化することができる。また、フロートが複数ある場合と比較して、フロートの位置調整も容易に行うことができる。

上記一の局面による浮遊物除去装置において、好ましくは、浮遊物吸入部は、液面以上の高さ位置に配置される上端部と、液面よりも低い高さ位置に配置される下端部とを含む。このように構成すれば、下端部よりも高い位置から自然流下により、浮遊物を吸入部材の内側に取り込むことができるので、液面近傍で比較的速い流速を発生させることができる。その結果、効果的に浮遊物を吸い込む（除去する）ことができる。また、ポンプ本体の流量が変わるようなポンプ本体の駆動環境の変化が生じた場合に、ポンプ本体の流量の変化に伴って、浮遊物吸入部の内側の水位を、下端部に対して上下させることができるので、堰の開口として機能する浮遊物吸入部の開放面積を変動させることができる。その結果、自然流下により吸入部材の内側に取り込まれる液体（浮遊物）の量と、ポンプ本体の流量とをバランスさせることができる。要するに、浮遊物除去装置は、ポンプ本体の駆動環境の変化によって生じる浮遊物吸入部の内側の水位の変動に自動で追随（対応）して、浮遊物除去装置内の流体の流れを定常状態にする（安定させる）ことができる。これにより、ポンプ本体の駆動環境の変化の前後で、浮遊物を除去可能な状態を維持することができる。なお、ポンプ本体の駆動環境の変化により、ポンプ本体の流量が増加した場合、浮遊物吸入部の内側の水位が下端部に対して下降（浮遊物吸入部の開放面積が増加）する。逆に、ポンプ本体の駆動環境の変化により、ポンプ本体の流量が低下した場合、浮遊物吸入部の内側の水位が下端部に対して上昇（浮遊物吸入部の開放面積が減少）する。

上記一の局面による浮遊物除去装置において、好ましくは、筒状の吸入部材の内表面とフロートの外表面との間には、浮遊物の流路が設けられている。このように構成すれば、浮遊物吸入部から吸い込んだ浮遊物と液体を流路からポンプ本体へと流すことができる。

上記一の局面による浮遊物除去装置において、好ましくは、浮遊物吸入部は、筒状の吸入部材の周方向に略等角度間隔で複数設けられている。このように構成すれば、吸入部材の周方向からバランスよく効率的に浮遊物を吸い込む（除去する）ことができる。

上記液面以上の高さ位置に配置される上端部と液面よりも低い高さ位置に配置される下端部とを浮遊物吸入部が含む構成において、好ましくは、フロートは、浮遊物吸入部に対するフロートの高さ位置を調整する液面レベル調整部を含み、液面レベル調整部は、浮遊物吸入部に対するフロートの高さ位置を調整することにより、浮遊物吸入部を液面に跨る高さ位置に調整可能に構成されている。このように構成すれば、複数のフロートを備え、フロートごとに液面レベルを調整する場合と比較して、液面レベルの調整作業を容易化することができる。また、吸入部材側（液面下）に液面レベルを調整するための構成が設けられた場合と比較して、液面上に浮遊して露出するフロートに液面レベル調整部が設けられているので、この点からも、液面レベルの調整作業を容易化することができる。

上記一の局面による浮遊物除去装置において、好ましくは、溝状の浮遊物吸入部は、下方に向かうにつれて幅が狭まるように形成されている。このように構成すれば、浮遊物が位置する上方側の幅が大きくなるので、効果的に浮遊物を除去することができる。一方、浮遊物を浮かせている液体が位置する下方側の幅が小さくなるので、ポンプ本体により吸い込む液体の量を少なくすることができる。したがって、ポンプ本体に対して、液体ではなく、浮遊物を吸い込むための仕事を効率的にさせることができる。また、浮遊物吸入部を、下方に向かうにつれて幅が狭まるように形成することで、浮遊物除去装置を所定領域に設置後、ポンプ本体の運転を開始すると、ポンプ本体が吸込みを行うので吸入部材の内側水位が上昇するが、それに伴い浮遊物吸入部の開放面積が減少するので浮遊物吸入部から流入する流量は減少することとなり、ポンプ本体の吸込み量と、浮遊物吸入部から流入する流量が同一となるレベルで維持され均衡が保たれるよう構成することができる。さらに、その後の運転で、ポンプ本体の吸込量が、吸入部材への液体の流入量を上回ると、内側水位が低下を始めるが、浮遊物吸入部の開放面積も増加するので吸入部材への液体の流入量も増加することとなり、吸入部材内外の液位の変動に対しても自動的に浮遊物吸入部への流入量が調整され、効果的に液面に浮遊する浮遊物と、液面の液体を吸い込むことができる状態を維持することができる。

この場合、好ましくは、溝状の浮遊物吸入部は、下方に向かうにつれて幅が狭まるＶ字形状に形成されている。このように構成すれば、溝状の浮遊物吸入部を簡易な形状により形成することができる。

本発明によれば、上記のように、浮遊物を除去可能な吸込口の高さ位置を安定して維持することができる。

本発明の一実施形態による浮遊物除去装置の全体構成を示した一部破断の側面図である。 本発明の一実施形態による浮遊物除去装置を示した平面図である。 本発明の一実施形態による浮遊物除去装置の浮遊物の除去方法について説明するための図である。 本発明の参考例による浮遊物除去装置の全体構成を示した一部破断の側面図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による浮遊物除去装置の全体構成を示した一部破断の側面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例による浮遊物除去装置の全体構成を示した一部破断の側面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［実施形態］
（浮遊物除去装置の構成）
図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による浮遊物除去装置１００の構成について説明する。

図１に示す浮遊物除去装置１００は、所定領域（たとえば、貯留槽や、ため池など）に貯められた液体（たとえば、水など）に浮いた状態で設置されるように構成されている。また、浮遊物除去装置１００は、液面近傍にある浮遊物を吸引することにより所定領域から除去するように構成されている。

浮遊物除去装置１００は、液面レベル調整部１１を含む単一のフロート１と、吸入部材２と、フロート１と別体のポンプ本体３とを備えている。なお、吸入部材２は、フロート１に接続されている。また、吸入部材２は、ポンプ本体３に固定的に接続されている。

液面レベル調整部１１は、吸入部材２（吸入部材２の後述する浮遊物吸入部２２ａ）に対するフロート１の高さ位置を調整するように構成されている。フロート１と、吸入部材２およびポンプ本体３とは、液面レベル調整部１１により、互いに上下方向に相対移動可能に構成されている。要するに、液面レベル調整部１１は、吸入部材２の液面に対する高さ位置を調整する機能を有している。

〈フロートの構成〉
図１に示すフロート１は、例えば、樹脂材料（発泡材料）により形成されており、縦長のオーバル形状を有している。詳細には、フロート１は、水平方向において、フロート１の中心に配置され、フロート１を上下方向（Ｚ方向）に貫通する貫通穴１ａを含んでいる。フロート１は、概して、側面視において、縦長の楕円形状を有している。すなわち、フロート１は、概して、上下方向を長手方向とする楕円体であり、上下方向に延びる中心軸線α上に設けられる貫通穴１ａを有している。フロート１は、液面に浮かぶように構成されている。フロート１は、浮遊物除去装置１００を浮遊させることが可能な所定の大きさ以上の浮力を発生させることが可能である。なお、本発明における上記のオーバル形状とは、対称軸としての中心軸線αを有しており、楕円形状、長円形状または卵形状などに似た形状を備え、滑らかな曲線により形成される形状である。

フロート１をこのようなオーバル形状に構成することで、フロート１を球形状で構成するものと同じ表面積で構成したとしても、液面に浮遊する際の浮き沈みによる上下の変位量を大きく取ることができるので、フロート１が浮遊する際の上下方向の位置の調整を行いやすく構成することができる。また、フロート１をこのようなオーバル形状に構成することで、フロート１の水平方向の大きさＤ１をフロート１の上下方向の大きさよりも小さく構成することができるので、装置全体の大型化、特に吸入部材２が水平方向に大きくなることを抑制することができる。

フロート１の水平方向の大きさＤ１は、ポンプ本体３の水平方向の大きさ（モータ３２を収容する筐体部分の大きさ）Ｄ２よりも大きい。すなわち、ポンプ本体３は、略全域でフロート１と上下方向に重なるように構成されている。

フロート１には、フロート１の貫通穴１ａの内側に配置される円筒状のガイド部材１２が設けられている。

ガイド部材１２は、上下方向（Ｚ方向）に直線状に延びる丸棒形状を有している。ガイド部材１２は、フロート１の貫通穴１ａの内径（内周面の直径）よりも僅かに小さい外径（外周面の直径）を有している。ガイド部材１２は、フロート１の貫通穴１ａに挿入されている。ガイド部材１２とフロート１の貫通穴１ａとは、互いに上下方向に摺動可能に構成されている。すなわち、フロート１は、ガイド部材１２により、上下方向の移動をガイドされるように構成されている。ガイド部材１２の下端は、吸入部材２に固定的に接続されている。

液面レベル調整部１１は、軸部１１０と、軸部１１０に取り付けられる上限位置規制部１１１とを有している。

軸部１１０は、上下方向に直線状に延びる雄ネジ状に形成されている。軸部１１０は、ガイド部材１２の上端から上方に延びるように設けられている。軸部１１０は、ガイド部材１２に固定的に接続されている。すなわち、軸部１１０と液面レベル調整部１１とは、ガイド部材１２を介して、互いに固定的に接続されている。軸部１１０は、フロート１の貫通穴１ａに通されている。フロート１の移動をガイドするガイド部材１２よりも細く形成されている。軸部１１０の上端には、円環状の上端部１１０ａが固定されている。上端部１１０ａは、浮遊物除去装置１００が液面上に設置された使用時に、浮遊物除去装置１００を係留して水平方向への移動を規制する際や、浮遊物除去装置１００を持ち上げて移動させたり、所定領域に浮遊物除去装置１００を設置した際に、浮遊物除去装置１００の平面的な浮遊位置を一定にするための係留用として、ロープが取り付けられて使用される。

上限位置規制部１１１は、吸入部材２の後述する浮遊物吸入部２２ａに対するフロート１の高さ位置を調整することにより浮遊物吸入部２２ａを液面に跨る位置に調整可能に構成されている。

詳細には、上限位置規制部１１１は、中心に上下方向に貫通する雌ネジ穴を有している。上限位置規制部１１１は、軸部１１０に螺合により取り付けられている。上限位置規制部１１１は、軸部１１０への螺合位置を変えることにより、軸部１１０に対する上下方向の位置を調整可能に構成されている。上限位置規制部１１１は、フロート１よりも上側に設けられている。上限位置規制部１３は、水平方向において、フロート１の貫通穴１ａよりも大きく形成されている。上限位置規制部１１１は、浮遊物除去装置１００が液面上に設置された使用状態で、浮力によって浮遊するフロート１に上方から当接することにより、ガイド部材１２（吸入部材２）に対するフロート１の上方への相対的な移動を規制するように構成されている。要するに、上限位置規制部１１１は、フロート１の上下方向の位置を定める部材である。上限位置規制部１１１によりフロート１の上下方向の位置を調整する結果、フロート１に対する吸入部材２（浮遊物吸入部２２ａ）の高さ位置を調整することができる。

上限位置規制部１１１を軸部１１０に沿って上方へ移動させると、フロート１は、吸入部材２に対して、上方に移動する。この際、吸入部材２は液面に対して下方に移動する。一方、上限位置規制部１１１を軸部１１０に沿って下方へ移動させると、フロート１は、吸入部材２に対して、下方に移動する。この際、吸入部材２は液面に対して上方に移動する。

〈吸入部材の構成〉
吸入部材２は、上下方向において、ポンプ本体３とフロート１との間に配置されている。また、吸入部材２は、ポンプ本体３およびフロート１のそれぞれに接続されている。

吸入部材２は、概して、上下方向に延びる筒状に形成されている。詳細には、吸入部材２は、平面視においてフロート１を取り囲むように形成されている。また、吸入部材２は、上方が開放された器（椀）形状を有し、内側の下端に下方に延びる貫通穴２１が設けられている。貫通穴２１には、内側に上下方向に延びるフロート１の中心軸線αが通るように配置されている。貫通穴２１は、下端において、ポンプ本体３のポンプ吸入口３ａに連通している。吸入部材２は、後述する浮遊物吸入部２２ａを除いて、側面視において、フロート１の中心軸線αに対して略線対称となる形状を有している。

吸入部材２の内表面は、フロート１の外表面に沿った形状を有している。吸入部材２（後述する第１部材２２および第２部材２３）の内表面とフロート１の外表面との間には、浮遊物吸入部２２ａから吸い込んだ浮遊物と液体の流路Ａが形成されている。流路Ａは、一端が液面近傍に配置され、他端が貫通穴２１を介してポンプ本体３の内部空間に連通している。

吸入部材２は、第１部材２２と、第２部材２３とを含んでいる。

第１部材２２は、フロート１を取り囲むように、フロート１の側方に設けられている。第１部材２２は、フロート１の外表面（外表面の概して上下方向に延びる部分）に沿って上下方向に延びる円環状で筒状の部材である。第１部材２２の上端には、複数（１０個）の浮遊物吸入部２２ａが設けられている。複数の浮遊物吸入部２２ａは、互いに略同じ高さ位置に設けられている。

浮遊物吸入部２２ａは、吸入部材２（第１部材２２）の外周部から内周部に浮遊物を通過させることにより、吸入部材２の内側に浮遊物を取り込む部分である。また、浮遊物吸入部２２ａは、第１部材２２の上端から下方に向けて切り欠かれる溝状の部分である。すなわち、浮遊物吸入部２２ａは、下方に向かうにつれて幅が狭まる形状に形成されている。詳細には、浮遊物吸入部２２ａは、下方に向かうにつれて幅が狭まるＶ字形状（三角形状）に形成されている。

浮遊物吸入部２２ａは、フロート１が液面に浮かべられた使用状態において、液面以上の高さ位置に配置される上端部２２ｂと、液面よりも低い高さ位置に配置される下端部２２ｃとを含んでいる。下端部２２ｃは、下方に向かうにつれて幅が狭まる浮遊物吸入部２２ａの最下部に位置する角部分である。下端部２２ｃの角部分の角度βは、約３０度に形成されている。

図２に示すように、複数（１０個）の浮遊物吸入部２２ａは、筒状の第１部材２２の上端の周方向に略等角度（γ度（３６度））間隔で設けられている。なお、図２では、説明の便宜上、浮遊物吸入部２２ａの上端部２２ｂを含む吸入部材２の上端にハッチングを付しているが、このハッチングは、断面を示すものではない。

図１に示すように、第２部材２３は、第１部材２２の下方側に配置されている。第２部材２３は、上端近傍に設けられ、第１部材２２が嵌合する段差部２４を有している。第２部材２３は、フロート１の下方に設けられている。第２部材２３は、フロート１の下方側の外表面に沿った曲面状の内表面を有している。

第２部材２３（吸入部材２）は、フロート１の下方への移動を規制する下限位置規制部２５を含んでいる。

下限位置規制部２５は、第２部材２３の内側で、第２部材２３の中央近傍から上方に突出するように延びており、上端がガイド部材１２に固定的に接続されている。下限位置規制部２５は、フロート１の直下に配置されており、フロート１が下方に向かう際にフロート１の下端に当接するように構成されている。すなわち、下限位置規制部２５は、フロート１の下方への移動を規制するように構成されており、フロート１の上下方向の位置を定める部分である。

第２部材２３（吸入部材２）は、貫通穴２６ａと、貫通穴２６ａを開閉可能な弁部材２６ｂとを含んでいる。貫通穴２６ａおよび弁部材２６ｂは、水平方向において、フロート１の中心軸線αからずれた位置に配置されている。

貫通穴２６ａは、第２部材２３（吸入部材２）のフロート１側の領域である内部領域と、フロート１側とは反対側の領域である外部領域とを連通する穴部分である。貫通穴２６ａは、フロート１を液面に浮かべる際に、弁部材２６ｂが開かれることにより、吸入部材２の外部領域から内部領域に液体を導水するように構成されている。そして、弁部材２６ｂは、第２部材２３（吸入部材２）の内部領域に所定量の液体が導水された状態で閉じられる。なお、弁部材２６ｂは、内部領域と外部領域との圧力差により開閉する弁である。すなわち、第２部材２３の内部領域（内側）が空の場合（内側の液体が少ない場合）には、弁部材２６ｂが開き、第２部材２３の内部領域（内側）に液体が所定量以上流入した場合には、弁部材２６ｂが閉じる。これにより、浮遊物除去装置１００を所定領域に設置する際に、第２部材２３の内部領域に液体を流入させ、浮遊物除去装置１００を液面に安定して設置することが可能となる。

第２部材２３（吸入部材２）には、脚部２７が複数（３個）設けられている。

複数の脚部２７は、水平方向において、ポンプ本体３を囲むように配置されている。脚部２７は、上下方向に延びる棒状に形成されている。脚部２７は、ポンプ本体３の下端（モータ３２側）よりも下方まで延びている。複数の脚部２７は、浮遊物除去装置１００を陸上に載置する際（不使用時）に、浮遊物除去装置１００を安定して支持するように構成されている。すなわち、脚部２７は、浮遊物除去装置１００を陸上に直立で載置するための構成である。

第２部材２３（吸入部材２）の外周面側には、ボール弁２８が設けられている。

ボール弁２８は、球形状を有する浮上弁体２８１と、浮上弁体２８１を内側に配置する上下方向に延びる縦長の内部空間を有するカバー部材２８２とを備えている。

浮上弁体２８１は、浮遊物除去装置１００が配置される所定領域の液体に浮遊するように形成されている。カバー部材２８２は、浮上弁体２８１が配置される内部空間に導水するための導水穴２８２ａと、浮上弁体２８１の上方に設けられ、カバー部材２８２の内部空間と吸入部材２の内側の領域とを連通する上下方向に延びる貫通穴２８２ｂとを有している。

浮上弁体２８１は、液面下に配置された場合に、浮上して（内部空間を上方に移動して）、貫通穴２８２ｂを塞ぐように構成されている。すなわち、貫通穴２８２ｂを介して液体が吸入部材２の外に流出することはない。

一方、浮上弁体２８１は、液面上に持ち上げられた場合に、下降して（内部空間を下方に移動して）、貫通穴２８２ｂを開放するように構成されている。すなわち、貫通穴２８２ｂを介して液体が吸入部材２の外に排出される。

〈ポンプ本体の構成〉
図１に示すポンプ本体３は、例えば、主に樹脂材料とステンレス等の耐食性を有する金属材料とにより形成されており、ポンプとしては、比較的軽量のポンプである。ポンプ本体３は、液体中に配置された状態で駆動される水中ポンプである。ポンプ本体３は、液面近傍の浮遊物を浮遊物吸入部２２ａから吸引する吸引力を発生させるように構成されている。ポンプ本体３は、フロート１直下の位置で、吸入部材２を介してフロート１に接続されている。ポンプ本体３は、ポンプ本体３の略全域において、フロート１と上下方向にオーバーラップしている。なお、ポンプ本体３は、吸入部材２から取り外して、他の出力タイプのポンプに交換可能に構成されている。一例ではあるが、ポンプ本体３は、１５０Ｗ、２５０Ｗ、３５０Ｗ、４５０Ｗ、７５０Ｗの出力タイプの各種ポンプ間で互い交換可能に構成されている。

ポンプ本体３は、遠心式の羽根車３１と、羽根車３１に回転軸３２ａを介して駆動力を付与するモータ３２とを備えている。回転軸３２ａは、上下方向に延びている。回転軸３２ａの上端（ポンプ吸入口３ａ側）近傍には、羽根車３１が取り付けられており、回転軸３２ａの下端近傍には、モータ３２が配置されている。回転軸３２ａは、上下方向に延びるフロート１の中心軸線α上に配置されている。

ポンプ本体３には、内側に羽根車３１が配置され、吸引した水（浮遊物）をポンプ吸入口３ａからポンプ吐出口３ｂに送るポンプ室３３が設けられている。ポンプ吸入口３ａは、フロート１の中心およびポンプ本体３を上下方向に通過する中心軸線α上に設けられている。すなわち、ポンプ本体３の上下方向に延びる中心軸線は、フロート１の上下方向に延びる中心軸線αと略一致している。ポンプ吸入口３ａは、フロート１の中心の直下に設けられている。ポンプ吐出口３ｂは、ポンプ本体３の側方（Ｚ方向に略直交する方向）を向くように設けられている。

ポンプ吐出口３ｂには、側方からホースＨの一端が接続されている。ホースＨの他端は、たとえば、地上に設けられる浄化装置などに接続されている。浄化装置では、浮遊物の油水分離処理や、ろ過処理などが行われる。

ポンプ吐出口３ｂとホースＨとの間には、パッキン状の始動時流量抑制弁３４が設けられている。始動時流量抑制弁３４は、ポンプ本体３の始動時の最大流量を抑制し、ポンプ吸入口３ａ内部の水位が急激に低下して装置全体が大きく浮上することを防止している。

始動時流量抑制弁３４は、流体が通るポンプ本体３の内部空間およびホースＨの内部空間と連通する貫通穴を有しており、貫通穴の内周側に突出する複数の舌部３４ａを有している。舌部３４ａは、可撓制を有しており、ポンプ本体３の始動前の液体による外力を受けない状態においては、図１に破線で示すように、ホースＨ側からポンプ本体３側に反りかえる形状を保持するように形成されている。

舌部３４ａは、ポンプ本体３の始動後においては、ポンプ本体３側からホースＨ側（始動前とは逆側）に反りかえるように弾性変形される。

ポンプ本体３は、フロート１および吸入部材２に比べて大きな重量を有している。また、ポンプ本体３は、フロート１の直下の位置で、かつ、装置全体で下端に設けられている。したがって、ポンプ本体３は、自重により、液面に浮遊するフロート１に対して、フロート１の直下に位置し続けようとする。すなわち、浮遊物除去装置１００は、フロート１が液面に浮かべられた使用状態において、ポンプ本体３により、ポンプ本体３とフロート１との相互の位置が保持されて装置全体が安定するように構成されている。これにより、浮遊物除去装置１００は、浮遊物を吸引により除去する機能を発揮することが可能となる。

〈浮遊物除去装置による浮遊物の除去方法〉
次に、図１および図３を参照して、浮遊物除去装置１００による浮遊物の除去の方法（原理）について説明する。

図１に示すように、液面レベル調整部１１により、液面に対するフロート１の高さ位置を上下させることにより、浮遊物吸入部２２ａの液面に対する高さ位置を調整する。詳細には、浮遊物吸入部２２ａの上端部２２ｂを液面以上の高さ位置に配置するとともに、浮遊物吸入部２２ａの下端部２２ｃを液面よりも低い高さ位置に配置する。この際、下端部２２ｃよりも上端部２２ｂの近傍に液面が位置するように、液面レベル調整部１１を調整する。なお、ポンプ本体３の駆動前においては、吸入部材２の内周側の水位（内側水位）と、吸入部材２の外周側の水位（外側水位）とは、同じ高さ位置にある。

そして、ポンプ本体３を駆動させる。すなわち、羽根車３１を回転させて、浮遊物吸入部２２ａからポンプ室３３に向けた浮遊物を含む液体の流れを発生させる。

その結果、図３に示すように、内側水位が外側水位に対して低下し始める。つまり、堰の開口として機能する浮遊物吸入部２２ａの開放面積が増加し始める。なお、内側水位が外側水位に対して低下するのに伴い、吸入部材２への液体の流入量が増加する。すなわち、自然流下により溝状の浮遊物吸入部２２ａを通過する液体の量が増加する。浮遊物除去装置１００は、ポンプ本体３の駆動により、上下方向に浮き沈みする。ここで、上記の開放面積とは、概して、側面視において、浮遊物吸入部２２ａの開口部分で、かつ、内側水位と外側水位との間に挟まれる部分の面積である。

そして、内側水位が外側水位よりも所定の高さだけ低くなる位置で、内側水位の低下が停止する。すなわち、ポンプ本体３（図１参照）の流量（吸入量）と、浮遊物吸入部２２ａを通過する液体の流入量とがバランスして、内側水位と外側水位とが一定の水位差に保たれる定常状態となる。なお、定常状態では、上端部２２ｂが液面上に配置され、下端部２２ｃが液面下に配置される。

このように、内側水位が外側水位よりも所定の高さだけ低くなる状態を保持することによって、浮遊物を含む流体を自然流下（越流）により吸入部材２に取り込み続けることができる。その結果、浮遊物吸入部２２ａ（吸入部材２）の周囲の液面の近傍に比較的速い流速を発生させることができるので、浮遊物除去装置１００は、効果的に浮遊物を除去することができる。

なお、その後に、ポンプ本体３の流量が変わるようなポンプ本体３の駆動環境の変化が生じた場合でも、溝状の浮遊物吸入部２２ａが設けられる所定の高さ範囲で、内側水位が外側水位に対して上下（開放面積が増加または減少）して、内側水位と外側水位とが一定の水位差に保たれる定常状態が維持される。例えば、ポンプ本体３の吸込量が、吸入部材２への液体の流入量を上回ると、内側水位が低下を始めるが、浮遊物吸入部２２ａの開放面積も増加するので吸入部材２への液体の流入量も増加することとなり、吸入部材２内外の液位の変動に対しても自動的に浮遊物吸入部２２ａへの流入量が調整され、効果的に液面に浮遊する浮遊物と、液面の液体を吸い込むことができる状態を維持することができる。

（実施形態の効果）
実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

実施形態では、上記のように、筒状の吸入部材２に、外周部から内周部に浮遊物を通過させることにより浮遊物を取り込む溝状の浮遊物吸入部２２ａを設けることによって、上方に向けて円形状に開放された吸込口により浮遊物を吸い込む場合と比較して、溝状の浮遊物吸入部２２ａにより、浮遊物を除去可能な高さ方向の範囲により大きな幅を持たせることができるので、自然流下（越流）により、浮遊物を吸入部材２の内側に取り込む堰の開口として浮遊物吸入部２２ａを機能させることができる。その結果、浮遊物を除去可能な吸込口の高さ位置を安定して維持することができる。また、浮遊物除去装置１００は、単一のフロート１を備えるので、フロート１が複数ある場合と比較して、装置構成を簡素化して、装置を小型化することができる。また、フロート１が複数ある場合と比較して、フロート１の位置調整も容易に行うことができる。

また、実施形態では、上記のように、浮遊物吸入部２２ａに、液面以上の高さ位置に配置される上端部２２ｂと、液面よりも低い高さ位置に配置される下端部２２ｃとを設ける。これにより、下端部２２ｃよりも高い位置から自然流下により、浮遊物を吸入部材２の内側に取り込むことができるので、液面近傍で比較的速い流速を発生させることができる。その結果、効果的に浮遊物を吸い込む（除去する）ことができる。また、ポンプ本体３の流量が変わるようなポンプ本体３の駆動環境の変化が生じた場合に、ポンプ本体３の流量の変化に伴って、浮遊物吸入部２２ａの内側の水位を、下端部２２ｃに対して上下させることができるので、堰の開口として機能する浮遊物吸入部２２ａの開放面積を変動させることができる。その結果、自然流下により吸入部材２の内側に取り込まれる液体（浮遊物）の量と、ポンプ本体３の流量とをバランスさせることができる。要するに、浮遊物除去装置１００は、ポンプ本体３の駆動環境の変化によって生じる浮遊物吸入部２２ａの内側の水位の変動に自動で追随（対応）して、浮遊物除去装置１００内の流体の流れを定常状態にする（安定させる）ことができる。これにより、ポンプ本体３の駆動環境の変化の前後で、浮遊物を除去可能な状態を維持することができる。なお、ポンプ本体３の駆動環境の変化により、ポンプ本体３の流量が増加した場合、浮遊物吸入部２２ａの内側の水位が下端部２２ｃに対して下降（浮遊物吸入部２２ａの開放面積が増加）する。逆に、ポンプ本体３の駆動環境の変化により、ポンプ本体３の流量が低下した場合、浮遊物吸入部２２ａの内側の水位が下端部２２ｃに対して上昇（浮遊物吸入部２２ａの開放面積が減少）する。

また、実施形態では、上記のように、筒状の吸入部材２を、平面視において、フロート１を取り囲むように形成する。これにより、フロート１の周囲にバランスよく吸入部材２が配置されるので、装置全体の姿勢を安定して維持することができる。

また、実施形態では、上記のように、筒状の吸入部材２の内表面を、フロート１の外表面に沿った形状に形成し、筒状の吸入部材２の内表面とフロート１の外表面との間に、浮遊物の流路Ａを設ける。これにより、浮遊物吸入部２２ａから吸い込んだ浮遊物と液体を流路Ａからポンプ本体３へと流すことができる。

また、実施形態では、上記のように、浮遊物吸入部２２ａを、筒状の吸入部材２の周方向に略等角度間隔で複数設ける。これにより、吸入部材２の周方向からバランスよく効率的に浮遊物を吸い込む（除去する）ことができる。

また、実施形態では、上記のように、フロート１に、浮遊物吸入部２２ａに対するフロート１の高さ位置を調整する液面レベル調整部１１を設け、液面レベル調整部１１を、浮遊物吸入部２２ａに対するフロート１の高さ位置を調整することにより、浮遊物吸入部２２ａを液面に跨る高さ位置に調整可能に構成する。これにより、複数のフロート１を備え、フロート１ごとに液面レベルを調整する場合と比較して、液面レベルの調整作業を容易化することができる。また、吸入部材２側（液面下）に液面レベルを調整するための構成が設けられた場合と比較して、液面上に浮遊して露出するフロート１に液面レベル調整部１１が設けられているので、この点からも、液面レベルの調整作業を容易化することができる。

また、実施形態では、上記のように、溝状の浮遊物吸入部２２ａを、下方に向かうにつれて幅が狭まるように形成する。これにより、浮遊物が位置する上方側の幅が大きくなるので、効果的に浮遊物を除去することができる。一方、浮遊物を浮かせている液体が位置する下方側の幅が小さくなるので、ポンプ本体３により吸い込む液体の量を少なくすることができる。したがって、ポンプ本体３に対して、液体ではなく、浮遊物を吸い込むための仕事を効率的にさせることができる。また、浮遊物吸入部２２ａを、下方に向かうにつれて幅が狭まるように形成することで、浮遊物除去装置１００を所定領域に設置後、ポンプ本体３の運転を開始すると、ポンプ本体３が吸込みを行うので吸入部材２の内側水位が上昇するが、それに伴い浮遊物吸入部２２ａの開放面積が減少するので浮遊物吸入部２２ａから流入する流量は減少することとなり、ポンプ本体３の吸込み量と、浮遊物吸入部２２ａから流入する流量が同一となるレベルで維持され均衡が保たれるよう構成することができる。さらに、その後の運転で、ポンプ本体３の吸込量が、吸入部材２への液体の流入量を上回ると、内側水位が低下を始めるが、浮遊物吸入部２２ａの開放面積も増加するので吸入部材２への液体の流入量も増加することとなり、吸入部材２内外の液位の変動に対しても自動的に浮遊物吸入部２２ａへの流入量が調整され、効果的に液面に浮遊する浮遊物と、液面の液体を吸い込むことができる状態を維持することができる。

また、実施形態では、上記のように、溝状の浮遊物吸入部２２ａを、下方に向かうにつれて幅が狭まるＶ字形状に形成する。これにより、溝状の浮遊物吸入部２２ａを三角堰の形状に形成することができる。

［参考例］
次に、図４を参照して、参考例について説明する。この参考例では、吸入部材２の内側にフロート１を配置した上記実施形態とは異なり、フロート１から離れた任意の位置に吸入部材２０２を配置する例について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。

（浮遊物除去装置の構成）
参考例による浮遊物除去装置２００は、図４に示すように、吸入部材２０２を備えている。

吸入部材２０２は、蛇行した管形状を有しており、一方開口が液面近傍に配置され、他方開口がポンプ本体３のポンプ吸入口３ａに連通している。吸入部材２０２の内側には、浮遊物の流路Ａが形成されている。吸入部材２０２は、一方開口に設けられ、外周部から内周部に浮遊物を通過させることにより浮遊物を取り込む溝状の浮遊物吸入部２２ａを含んでいる。浮遊物吸入部２２ａは、一方開口の周方向に略等角度間隔で複数（５個）設けられている。浮遊物吸入部２２ａが設けられる一方開口は、フロート１の周囲に、フロート１から離間して配置されている。吸入部材２０２は、ポンプ本体３とフロート１との間に配置され、ポンプ本体３とフロート１とを互いに接続している。また、この参考例では吸入部材２０２（浮遊物吸入部２２ａが設けられる筒状の部分）の水平方向の大きさ（直径）Ｄ３は、フロート１の水平方向の大きさ（直径）Ｄ１よりも小さく構成されている（Ｄ３＞Ｄ１）。

なお、参考例のその他の構成は、上記実施形態と同様である。

（参考例の効果）
参考例では、以下のような効果を得ることができる。

参考例では、フロート１から離れた任意の位置に吸入部材２０２を設けることで、吸入部材２０２の水平方向の大きさ（直径）Ｄ３が、フロート１の水平方向の大きさ（直径）Ｄ１よりも小さく構成されている場合でも、浮遊物除去装置１００を構成することができる。

なお、参考例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態（実施例）は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態（実施例）の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、ポンプ吐出口を側方に向くように構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図５に示す実施形態の第１変形例の浮遊物除去装置３００のように、ポンプ吐出口３０３ｂを下方に向くように構成してもよい。この場合、Ｌ字形状（一端開口および他端開口の向く方向が略直交する形状）の管部材（例えばストリートエルボ等）Ｅの一端をポンプ吐出口３０３ｂに接続して、管部材Ｅの他端にホースＨを側方から取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、フロートを縦長に形成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図６示す実施形態の第２変形例の浮遊物除去装置４００のように、フロート４０１を球形状（上下方向の大きさと水平方向の大きさとが略等しくなる形状）に形成してもよい。また、図示しないが、フロートを、上下方向の大きさが水平方向の大きさよりも小さくなる形状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、吸入部材に浮遊物吸入部を１０個設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸入部材に浮遊物吸入部を１個以上９個以下、または、１１個以上設けてもよい。

また、上記実施形態では、吸入部材に、切り欠き状の浮遊物吸入部を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸入部材に、内と外とを連通する貫通孔状の浮遊物吸入部を設けてもよい。

また、上記実施形態では、浮遊物吸入部を、Ｖ字形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、浮遊物吸入部を、Ｕ字形状や矩形状などのＶ字形状以外の形状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、吸入部材に、３０度のＶ字形状の浮遊物吸入部を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸入部材に、たとえば、３０度以外で、９０度未満のＶ字形状の浮遊物吸入部を設けてもよい。なお、８２度未満のＶ字形状の浮遊物吸入部を設けるのがより好ましい。

また、上記実施形態では、吸入部材に、導水のための弁部材および貫通穴を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸入部材に、導水のための弁部材および貫通穴を設けなくてもよい。この場合、たとえば、吸入部材の上方の開口から導水してもよい。

また、上記実施形態では、遠心式の羽根車をポンプ本体に用いた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、軸流式や、斜流式などの遠心式以外の羽根車をポンプ本体に用いてもよい。

また、上記実施形態では、ポンプ本体の回転軸を上下方向に延びるように配置した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、ポンプ本体の回転軸を水平方向または斜め方向に延びるように配置してもよい。

また、上記実施形態では、フロートを中実の形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、フロートを中空の形状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、吸入部材を第１部材と第２部材との２つの部材により構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、吸入部材を１つの部材により構成してもよい。

１、４０１ フロート
２、２０２ 吸入部材
３、３０３ ポンプ本体
１１ 液面レベル調整部
２２ａ 浮遊物吸入部
２２ｂ 上端部
２２ｃ 下端部
１００、２００、３００、４００ 浮遊物吸入装置
Ａ 流路

Claims (7)

1. 側面視において、外表面が曲面形状を有し、液面に浮かぶ縦長の単一のフロートと、
   前記フロートの下方に設けられ、液面近傍の浮遊物を吸引する吸引力を発生させるポンプ本体と、
   前記ポンプ本体および前記フロートに接続され、前記フロートとは別体の筒状の吸入部材と、を備え、
   前記筒状の吸入部材は、外周部から内周部に浮遊物を通過させることにより浮遊物を取り込む溝状の浮遊物吸入部を含み、
   前記筒状の吸入部材は、平面視において、前記単一のフロートを取り囲むように形成され、
   前記筒状の吸入部材の下方側の内表面は、側面視において、前記フロートの曲面形状の前記外表面に沿った曲面形状を有する、浮遊物除去装置。
2. 前記浮遊物吸入部は、液面以上の高さ位置に配置される上端部と、液面よりも低い高さ位置に配置される下端部とを含む、請求項１に記載の浮遊物除去装置。
3. 前記筒状の吸入部材の前記内表面と前記フロートの前記外表面との間には、浮遊物の流路が設けられている、請求項１または２に記載の浮遊物除去装置。
4. 前記浮遊物吸入部は、前記筒状の吸入部材の周方向に略等角度間隔で複数設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の浮遊物除去装置。
5. 前記フロートは、前記浮遊物吸入部に対する前記フロートの高さ位置を調整する液面レベル調整部を含み、
   前記液面レベル調整部は、前記浮遊物吸入部に対する前記フロートの高さ位置を調整することにより、前記浮遊物吸入部を液面に跨る高さ位置に調整可能に構成されている、請求項２に記載の浮遊物除去装置。
6. 前記溝状の浮遊物吸入部は、下方に向かうにつれて幅が狭まるように形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の浮遊物除去装置。
7. 前記溝状の浮遊物吸入部は、下方に向かうにつれて幅が狭まるＶ字形状に形成されている、請求項６に記載の浮遊物除去装置。

Images