JP7188116B2 - 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、フロートに接続され、液面近傍に配置される流入部（浮遊物吸入部）を有する回収パイプ（吸入管）とを備える浮遊物除去装置が開示されている。フロートは、回収パイプの周囲に複数設けられている。

特開平１１－９０４２６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、複数のフロートを備えているので、装置構成が複雑化するとともに、装置が大型化するという問題点がある。また、複数のフロートを備えていることから、各フロートの浮遊位置の調整に手間がかかるという問題点もある。

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、装置構成を簡素化して、装置を小型化することが可能であるとともに、フロートの浮遊位置の調整を容易に行うことが可能な浮遊物除去装置を提供することである。

この発明の第１の局面による浮遊物除去装置では、液面に浮かぶ単一のフロートと、フロートの直下に横向きで配置され、フロートが取り付けられるとともに、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、液面近傍に配置される浮遊物吸入部を有し、ポンプ本体に横方向から接続される吸入管と、を備え、浮遊物吸入部は、浮遊物吸入部の下流側から上流側に向かうほど、開口面積の増加率が大きくなるように形成されているとともに、浮遊物吸入部の開口を取り囲むように水平方向に伸びる環状のフランジ部を含んでいる。ここで、浮遊物とは、液面上に浮遊する物質であり、汚泥の塊（スカム）や、泡、落ち葉、藻、水と分離した油性物質、上澄み液などを含んでいる。

この発明の第１の局面による浮遊物除去装置では、上記のように、単一のフロートを備えることによって、従来のような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、位置調整を要するフロートの数を１つにすることができる。以上により、装置構成を簡素化して、装置を小型化することができるとともに、フロートの浮遊位置の調整を容易に行うことができる。また、フロートの直下の位置に重量物であるポンプ本体が配置されるので、単一のフロートであっても、液面に浮遊させた状態で装置全体を安定させることができる。また、ポンプ本体を横向きで配置することによって、ポンプ本体を縦向きで配置する構成に比べて装置全体の上下方向の大きさを小さくすることができるので、水深が浅い場所でも浮遊物除去装置を浮遊させることができる。また、浮遊物吸入部の浮遊物の流路に凹部（凸部）がある場合と比較して、浮遊物吸入部に吸い込まれた浮遊物（液体を含む）の流れを乱すことなく、滑らかに浮遊物を吸入することができる。なお、この点は、後述する本発明の効果を確認するために行った実験により確認済みである。また、フランジ部により、液面に沿ったより広い範囲に浮遊物吸入部を配置することができるので、より効果的に液面近傍の浮遊物を吸入することができる。

上記第１の局面による浮遊物除去装置において、好ましくは、ポンプ本体は、固定子および回転子と、固定子および回転子を覆うモータ筐体とを有するモータを含み、フロートは、モータ筐体に取り付けられている。このように構成すれば、ポンプ本体の中で特に重量が大きいモータ（モータ筐体）に対して、フロートを取り付けることができるので、単一のフロートであっても、液面に浮遊させた状態で装置全体をより安定させることができる。

上記第１の局面による浮遊物除去装置において、好ましくは、吸入管は、上下方向に直線状に延びるとともに、上流側端部に浮遊物吸入部が設けられる第１管部と、横方向に直線状に延びるとともに、下流側端部がポンプ本体に接続される第２管部と、第１管部の下流側端部と第２管部の上流側端部とを接続する湾曲した接続部とを有する。このように構成すれば、第１管部と第２管部とが所定の角度（約９０度の角度）を有した状態で直接接続される場合と比較して、接続部により、第１管部からの流れを略乱すことなく第２管部に浮遊物を導くことができる。その結果、接続部により、第１管部と第２管部との間における浮遊物（流体を含む）の流速の低下を抑制することができるので、第１管部と第２管部との上流側にある浮遊物吸入部から、より効果的に浮遊物を吸入することができる。

この場合、好ましくは、第１管部および第２管部は、それぞれ、上下方向および横方向に直線状に延びるように形成され、第２管部の横方向の長さは、第１管部の上下方向の長さよりも短い。このように構成すれば、第２管部を比較的短く形成することができるので、第２管部における浮遊物（液体を含む）の圧力損失を抑制することができる。

この発明の第２の局面による浮遊物除去装置では、液面に浮かぶ単一のフロートと、フロートの直下に横向きで配置され、フロートが取り付けられるとともに、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、液面近傍に配置される浮遊物吸入部を有し、ポンプ本体に横方向から接続される吸入管と、上流側端部がポンプ本体の吐出口から吐出された液体が流れる吐出管に接続されるとともに、下流側端部が吸入管に接続され、ポンプ本体の吐出口から吐出された液体の一部を吸入管に再循環させる再循環管部と、再循環管部の下流側端部に配置され、流路径が狭まり流速を増加させるノズルジェット部とを備える。
この発明の第２の局面では、単一のフロートを備えることによって、従来のような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、位置調整を要するフロートの数を１つにすることができる。以上により、装置構成を簡素化して、装置を小型化することができるとともに、フロートの浮遊位置の調整を容易に行うことができる。また、フロートの直下の位置に重量物であるポンプ本体が配置されるので、単一のフロートであっても、液面に浮遊させた状態で装置全体を安定させることができる。また、ポンプ本体を横向きで配置することによって、ポンプ本体を縦向きで配置する構成に比べて装置全体の上下方向の大きさを小さくすることができるので、水深が浅い場所でも浮遊物除去装置を浮遊させることができる。また、ノズルジェット部により、吸入管内において局所的に浮遊物（液体を含む）の流速を増加させることができるので、流速が増加した流れにより、スカムなどの固形物を砕いて吸入管の詰まりを抑制することができる。

上記第１の局面および第２の局面による浮遊物除去装置において、好ましくは、浮遊物吸入部とフロートとの間の距離は、浮遊物吸入部の平面視における外周部の直径よりも小さい。このように構成すれば、浮遊物吸入部とフロートとの間の距離が大きくなりすぎることによって、装置全体のバランスが崩れるのを抑制することができるとともに、効果的に浮遊物を吸い込める状態を維持することができる。

本発明によれば、上記のように、装置構成を簡素化して、装置を小型化することが可能であるとともに、フロートの浮遊位置の調整を容易に行うことができる。

実施形態による浮遊物除去装置の全体構成を示した斜視図である。 実施形態による浮遊物除去装置の全体構成を示した平面図である。 実施形態による浮遊物除去装置のポンプ本体を示した平面図である。 実施形態による浮遊物除去装置の吸入管およびノズルジェット部を示した模式的な断面図である。 実施例１～４の吸入管の第１管部の形状について説明するための図である。 実施例の解析条件および境界条件について説明するための図である。 実施例１～４の解析結果を示した図である。 実施例５および６の吸入管の第１管部の形状について説明するための図である。 実施例５および６の解析結果を示した説明するための図である。

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４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（スカムスキマー）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、液面に浮かぶ単一のフロート１と、フロート１が取り付けられるポンプ本体２と、ポンプ本体２に横方向から接続される吸入管３と、再循環管部４と、ノズルジェット部５とを備えている。

吸入管３は、液面近傍に配置される浮遊物吸入部３４を有している。フロート１は、液面レベル調整部１２を含んでいる。液面レベル調整部１２は、浮遊物吸入部３４（吸入管３）に対するフロート１の高さ位置を調整可能に構成されている。これにより、液面レベル調整部１２は、浮遊物吸入部３４を、液面に対して、浮遊物（スカムなど）を効果的に吸い込み可能な所定の高さ位置に配置するように構成されている。

なお、以下では、上下方向をＺ方向とし、ポンプ本体２の回転軸２１ｄ（図３参照）の中心軸線α（図３参照）が延びる方向をＸ方向として説明する。また、Ｚ方向およびＸ方向に直行する方向をＹ方向として説明する。なお、Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向である。

〈フロートの構成〉
図１に示すフロート１は、フロート本体１１と、液面レベル調整部１２とを含んでいる。

フロート本体１１は、液面レベル調整部１２を介してポンプ本体２に取り付けられている。フロート本体１１は、たとえば、樹脂材料（発泡材料）により形成されている。フロート本体１１は、概して、球形状に形成されている。

フロート本体１１は、フロート本体１１に対して液面レベル調整部１２を設置するための貫通穴１１ａを有している。貫通穴１１ａは、水平方向において、フロート本体１１の中心に配置され、フロート本体１１を上下方向（Ｚ方向）に貫通している。

液面レベル調整部１２は、棒部材１２ａと、移動規制部材１２ｂと、固定部材１２ｃとを有している。

棒部材１２ａは、上下方向に直線状に延びる棒形状に形成されている。棒部材１２ａは、貫通穴１１ａに挿通されている。棒部材１２ａは、雄ねじを有している。

移動規制部材１２ｂは、円環形状を有している。移動規制部材１２ｂは、フロート本体１１よりも上方に配置されている。移動規制部材１２ｂは、雌ねじを有しており、棒部材１２ａの上端部近傍に螺合されている。移動規制部材１２ｂは、フロート本体１１に上方側から当接することにより、棒部材１２ａ（ポンプ本体２、吸入管３）に対するフロート本体１１の上方への移動を規制している。

固定部材１２ｃは、棒部材１２ａの下端に設けられている。固定部材１２ｃは、フロート本体１１をポンプ本体２に固定している。固定部材１２ｃは、ポンプ本体２のモータフレーム２１ｃの表面に沿って配置される環状部１２１と、環状部１２１と棒部材１２ａとを接続する接続支持部１２２とを有している。すなわち、フロート１は、モータフレーム２１ｃに取り付けられている。なお、モータフレーム２１ｃは、特許請求の範囲の「モータ筐体」の一例である。

環状部１２１は、モータフレーム２１ｃの表面に沿ってＸ方向に移動されることにより、ポンプ本体２に対するフロート本体１１のＸ方向の位置を調整可能に構成されている。また、環状部１２１は、モータフレーム２１ｃの表面に沿ってポンプ本体２の回転軸２１ｄ（図３参照）の周りに回転されることにより、ポンプ本体２に対するフロート本体１１のＹ方向の位置を調整可能に構成されている。接続支持部１２２は、棒部材１２ａを下方側から支持しており、棒部材１２ａが鉛直方向から傾くことがないように棒部材１２ａの向きを調整可能に構成されている。

〈ポンプ本体の構成〉
図３に示すポンプ本体２は、液面近傍の浮遊物（スカムなど）を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２は、フロート１（図２参照）の直下に横向きで配置されている。詳細には、ポンプ本体２は、上記の通り、回転軸２１ｄの中心軸線αが（略）水平方向（Ｘ方向）に延びるように配置されている。ポンプ本体２は、上下方向において、フロート１とオーバーラップしている（図２参照）。

ポンプ本体２は、モータ２１と、遠心式の羽根車２２とを備えている。モータ２１は、固定子２１ａおよび回転子２１ｂと、固定子２１ａおよび回転子２１ｂを覆うモータフレーム２１ｃと、回転軸２１ｄとを含んでいる。羽根車２２は、回転軸２１ｄに取り付けられ、ポンプ室２３に配置されている。

ポンプ本体２には、羽根車２２のＸ１方向側に、羽根車２２と対向して配置される吸込口２４が設けられている。また、ポンプ本体２には、概して、羽根車２２のＹ方向の一方側に吐出口２４ａが設けられている。また、吐出口２４ａには、吐出管２５が下流側から接続されている。吐出管２５は、吐出口２４ａから吐出された液体が流れるように構成されている。吐出管２５は、モータ２１のＹ方向の一方側にモータ２１と横並びで配置され、Ｘ方向に延びている。吐出管２５のＸ２方向の端部には、流出口２５ａが設けられている。吐出管２５は、流出口２５ａの近傍（手前）でＹ方向に分岐しており、分岐部分２５ｂには、再循環管部４の一端（上流側端部４ａ）が接続されている。なお、流出口２５ａには地上に繋がる管路（図示せず）がさらに接続されており、流出口２５ａから流出した浮遊物は、浮遊物を浄化する所定の処理設備（図示せず）に送られる。

ポンプ本体２は、たとえば、主に樹脂材料とステンレスなど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２は、原則、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。

なお、ポンプ本体２は、フロート１（図２参照）と比較した場合、フロート１よりも大きな重量を有している。また、ポンプ本体２は、上記の通り、フロート１の直下の位置に設けられている。したがって、ポンプ本体２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２により、ポンプ本体２とフロート１との相互の位置（傾き）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、吸入管３の浮遊物吸入部３４を液面近傍の位置に保持し、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。

〈吸入管の構成〉
図４に示す吸入管３は、ポンプ本体２の吸引力により、液面上の浮遊物をポンプ本体２に導入する導入部としての機能を有している。吸入管３は、Ｙ方向から見て、概して、Ｌ字形状に形成されている。

吸入管３は、第１管部３１と、第２管部３２と、接続部３３と、浮遊物吸入部３４とを備えている。

第１管部３１は、ポンプ本体２のＸ１方向側に配置されている。第１管部３１は、上下方向（Ｚ方向）に直線状に延びている。第１管部３１は、上流側端部３１ａ（Ｚ１方向端部）に浮遊物吸入部３４が設けられている。

第２管部３２は、横方向（Ｘ方向）に直線状に延びている。第２管部３２は、下流側端部３２ａ（Ｘ２方向端部）がポンプ本体２の吸込口２４に接続されている。なお、第２管部３２の横方向（Ｘ方向）の長さｄ１は、第１管部３１の上下方向（Ｚ方向）の長さｄ２よりも短い。

接続部３３は、第１管部３１の下流側端部３１ｂ（Ｚ２方向端部）と、第２管部３２の上流側端部３２ｂ（Ｘ１方向端部）とを滑らかに接続するように湾曲している。吸入管３は、接続部３３により、吸入した浮遊物（液体を含む）の流れ方向を急変させることなく（流れを乱すことなく）、浮遊物をポンプ本体２に導いている。すなわち、吸入管３は、接続部３３により、浮遊物（液体を含む）のエネルギー損失を抑制している。

浮遊物吸入部３４は、吸入管３に浮遊物を取り込む入口部分である。浮遊物吸入部３４の下流側から上流側に向かうほど（Ｚ１方向に向かうほど）、開口面積の増加率が大きくなるように形成されている。すなわち、浮遊物吸入部３４は、ベルマウス形状（ラッパ形状）に形成されている。

浮遊物吸入部３４は、浮遊物吸入部３４の開口を取り囲むように水平方向に延びる円環状のフランジ部３４ａを有している。フランジ部３４ａの上面は、略水平に配置されている。また、フランジ部３４ａの上面は、液面よりも僅かに低い高さ位置に配置されるように、液面レベル調整部１２により調整されている。

図２に示すように、浮遊物吸入部３４とフロート１との間の距離Ｄ１は、浮遊物吸入部３４の平面視における外周部の直径Ｄ２（フランジ部３４ａの外径）よりも小さい。

また、浮遊物吸入部３４とフロート１との間の距離Ｄ１は、フロート１が浮遊物の吸い込みを（略）妨げない最短距離以上の大きさである。すなわち、浮遊物吸入部３４とフロート１とは、浮遊物吸入部３４の周方向における流速が、フロート１によって不均一にならない程度の距離だけは少なくとも離間している。

ここで、一例ではあるが、吸入管３の内径は４０ｍｍに設定されている。また、第１管部３１の上下方向（Ｚ方向）の長さｄ２は２３５ｍｍに設定されている。また、浮遊物吸入部３４の上下方向（Ｚ方向）の長さは２５ｍｍに設定されている。また、浮遊物吸入部３４の外周部の外径は直径１０８ｍｍに設定されている。また、浮遊物吸入部３４の開口の直径は９０ｍｍに設定されている。また、図４に示すように、吸入管３の内側の湾曲径ｒ１は２５ｍｍに設定されている。ここで、吸込管３の湾曲の設定は、吸込管３の内径と、浮遊物吸入部３４の開口径を先ず決めて、それらを滑らかに繋げることにより行われる。また、吸入管３の外側の湾曲径ｒ２は２１ｍｍに設定されている。また、吸入管３の厚み（ｒ１－ｒ２）は４ｍｍに設定されている。また、浮遊物吸入部３４の上下方向（Ｚ方向）の大きさｈ１はｒ１と等しくなる。

〈再循環管部の構成〉
再循環管部４の上流側端部４ａは、ポンプ本体２の吐出口２４ａから吐出された液体が流れる吐出管２５（分岐部分２５ｂ）に接続されている。再循環管部４の下流側端部４ｂは、接続部３３の近傍で吸入管３に接続（合流）されている。

そして、再循環管部４は、ポンプ本体の吐出口２４ａから吐出管２５に吐出された液体の一部を吸入管３に再循環させるように構成されている。再循環管部４は、筒状のゴム材料により形成されている。なお、再循環管部４は、弾性を有する筒状の樹脂材料により形成されてもよい。

〈ノズルジェット部の構成〉
図４に示すように、ノズルジェット部５は、再循環管部４の下流側端部４ｂの近傍に配置されている。ノズルジェット部５は、再循環管部４よりも流路径が狭まる（絞られる）ように形成されている。これにより、ノズルジェット部５は、再循環管部４内よりも、浮遊物を含む液体の流速を、ノズルジェット部５内を通過する流速から、増加させるように構成されている。

（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、単一のフロート１を備えることによって、従来のような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、位置調整を要するフロート１の数を１つにすることができる。以上により、装置構成を簡素化して、装置を小型化することができるとともに、フロート１の浮遊位置の調整を容易に行うことができる。また、フロート１の直下の位置に重量物であるポンプ本体２が配置されるので、単一のフロート１であっても、液面に浮遊させた状態で装置全体を安定させることができる。また、ポンプ本体２を横向きで配置することによって、ポンプ本体を縦向きで配置する構成に比べて装置全体の上下方向の大きさを小さくすることができるので、水深が浅い場所でも浮遊物除去装置１００を浮遊させることができる。

本実施形態では、上記のように、ポンプ本体２は、固定子２１ａおよび回転子２１ｂと、固定子２１ａおよび回転子２１ｂを覆うモータフレーム２１ｃとを有するモータ２１を含み、フロート１は、モータフレーム２１ｃに取り付けられている。これによって、ポンプ本体２の中で特に重量が大きいモータ２１（モータフレーム２１ｃ）に対して、フロート１を取り付けることができるので、単一のフロート１であっても、液面に浮遊させた状態で装置全体をより安定させることができる。

本実施形態では、上記のように、浮遊物吸入部３４は、浮遊物吸入部３４の下流側から上流側に向かうほど、開口面積の増加率が大きくなるように形成されている。これによって、浮遊物吸入部３４の浮遊物の流路に凹部（凸部）がある場合と比較して、浮遊物吸入部３４に吸い込まれた浮遊物（液体を含む）の流れを乱すことなく、滑らかに浮遊物を吸入することができる。なお、この点は、後述する本発明の効果を確認するために行った実験により確認済みである。

本実施形態では、上記のように、浮遊物吸入部３４は、浮遊物吸入部３４の開口を取り囲むように水平方向に伸びる環状のフランジ部３４ａを含んでいる。これによって、フランジ部３４ａにより、液面に沿ったより広い範囲に浮遊物吸入部３４を配置することができるので、より効果的に液面近傍の浮遊物を吸入することができる。

本実施形態では、上記のように、吸入管３は、上下方向に直線状に延びるとともに、上流側端部３１ａに浮遊物吸入部３４が設けられる第１管部３１と、横方向に直線状に延びるとともに、下流側端部３２ａがポンプ本体２に接続される第２管部３２と、第１管部３１の下流側端部３１ｂと第２管部３２の上流側端部３２ｂとを滑らかに接続する湾曲した接続部３３とを有する。これによって、第１管部３１と第２管部３２とが所定の角度（約９０度の角度）を有した状態で直接接続される場合と比較して、接続部３３により、第１管部３１からの流れを略乱すことなく第２管部３２に浮遊物を導くことができる。その結果、接続部３３により、第１管部３１と第２管部３２との間における浮遊物（流体を含む）の流速の低下を抑制することができるので、第１管部３１と第２管部３２との上流側にある浮遊物吸入部３４から、より効果的に浮遊物を吸入することができる。

本実施形態では、上記のように、第１管部３１および第２管部３２は、それぞれ、上下方向および横方向に直線状に延びるように形成され、第２管部３２の横方向の長さｄ１は、第１管部３１の上下方向の長さｄ２よりも短い。これによって、第２管部３２を比較的短く形成することができるので、第２管部３２における浮遊物（液体を含む）の圧力損失を抑制することができる。

本実施形態では、上記のように、上流側端部４ａがポンプ本体２の吐出口２４ａから吐出された液体が流れる吐出管２５に接続されるとともに、下流側端部４ｂが吸入管３に接続され、ポンプ本体２の吐出口２４ａから吐出された液体の一部を吸入管３に再循環させる再循環管部４と、再循環管部４の下流側端部４ｂの近傍に配置され、流路径が狭まり流速を増加させるノズルジェット部５とをさらに備える。これによって、ノズルジェット部５により、吸入管３内において局所的に浮遊物（液体を含む）の流速を増加させることができるので、流速が増加した流れにより、スカムなどの固形物を砕いて吸入管３の詰まりを抑制することができる。

本実施形態では、上記のように、浮遊物吸入部３４とフロート１との間の距離Ｄ１は、浮遊物吸入部３４の平面視における外周部の直径Ｄ２よりも小さいとともに、フロート１が浮遊物の吸い込みを妨げない最短距離以上の大きさである。これによって、浮遊物吸入部３４とフロート１との間の距離が大きくなりすぎることによって、装置全体のバランスが崩れるのを抑制することができるとともに、効果的に浮遊物を吸い込める状態を維持することができる。

［実施例］
次に、図５～図９を参照して、実施例１～６について説明する。

〈実施例１～４〉
まず、実施例１～４について説明する。実施例１～４では、図５に示すような互いに異なる浮遊物吸入部を有する４種類の吸入管について説明する。

実施例１の浮遊物吸入部は、上記実施形態で説明したベルマウス形状を有している。なお、吸入管の上下方向の長さは２６０ｍｍであり、吸入管の内径は４０ｍｍであり、浮遊物吸入部の外周部の外径は１０４ｍｍである。なお、以下の実施例２～４も同様の大きさに形成されている。

実施例２の浮遊物吸入部は、上流側に向けて約４５度の角度で広がるように形成されている。

実施例３の浮遊物吸入部は、下流側から上流側に向かうほど、開口面積の増加率が小さくなるように形成されている。また、実施例３の浮遊物吸入部は、浮遊物吸入部と上下方向に延びる第１管部との接続箇所にＲ形状を有している。

実施例４の浮遊物吸入部は、実施例３の浮遊物吸入部の類似形状であり、下流側から上流側に向かうほど、開口面積の増加率が小さくなるように形成されている。また、実施例４の浮遊物吸入部は、浮遊物吸入部と上下方向に延びる第１管部との接続箇所に角部を有している。

〈解析条件および境界条件〉
図６に解析条件および境界条件を示す。解析を行うための解析領域（吸入管の上部を配置する槽）を直径６００ｍｍで所定高さ（１０＋６０ｍｍ、３０＋６０ｍｍ、または、６０＋６０ｍｍ）の円柱形状とした。解析領域の底面から吸入管の上面までの距離を６０ｍｍとした。また、液面を自由水位（すべり壁面）とし、側方および下方からの液体の流入条件をＯｐｅｎｉｎｇ（開状態）とした。

また、吸入管（吸入管の上端から２６０ｍｍ下方の位置）からの液体の流出条件を、０．０５［ｍ^３/ｍｉｎ］、０．１５［ｍ^３/ｍｉ１ｎ］および０．２５［ｍ^３/ｍｉｎ］に変化させるとともに、水面から吸入管の上面までの距離を、１０［ｍｍ］、３０［ｍｍ］および６０［ｍｍ］に変化させて、液面での平均流速［ｍ/ｓ］を取得する解析を行った。なお、後述する実施例５および６についても、同様の条件で解析を行った。

〈解析結果〉
図７に示すように、いずれの解析条件でも、ベルマウス形状の実施例１の平均流速が最も大きくなった。

〈実施例５および６〉
次に、実施例５および６について説明する。実施例５および６では、図８に示すような互いに異なる浮遊物吸入部を有する２種類の吸入管について説明する。

実施例５の浮遊物吸入部は、実施例１の浮遊物吸入部の類似形状（ベルマウス形状）である。なお、実施例５および６の吸入管は、浮遊物吸入部の外周部の外径が１４２ｍｍである点を除き、上記実施例１～４と同様の大きさ（設定寸法）に形成されている。

実施例６の浮遊物吸入部は、上端にベルマウス形状部分を有しており、下流側からベルマウス形状部分に至るまでに、外方に膨らむ部分を有している。すなわち、実施例６の浮遊物吸入部は、全体としては、ベルマウス形状ではない。

〈解析結果〉
図９に示すように、いずれの解析条件でも、ベルマウス形状の実施例５の平均流速が最も大きくなった。

〈実施例１～６の評価〉
浮遊物吸入部の外周部の外径の大きさを変化させたとしてもベルマウス形状の浮遊物吸入部を有する吸入管（実施例１および５の吸入管）の平均流速が最も大きくなることがわかった。すなわち、浮遊物吸入部により浮遊物を吸入するためには、浮遊物吸入部をベルマウス形状に形成することが好ましいことがわかった。なお、図７に示す「非常に速い」、「早い」、「普通」、「遅い」という記載は、同一条件下で実施例１～４の平均流速を比較するために用いた表現であり、所定の基準に対する流速を示すものではない。同様に、図９に示す「速い」、「遅い」という記載は、同一条件下で実施例５および６の平均流速を比較するために用いた表現であり、所定の基準に対する流速を示すものではない。

［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、本発明では、上記実施形態で示した浮遊物吸入部の形状に限られることなく、浮遊物を吸い込み可能であるならば、浮遊物吸入部を円筒形状などのいかなる形状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、吸入管の形状を、概して、側面視でＬ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、吸入管の形状を直線形状などのＬ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、フロートを、モータ筐体に取り付けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、フロートを、吐出管などのモータ筐体以外の部分に取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、再循環管部およびノズルジェット部を備える例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、再循環管部およびノズルジェット部を備えていなくてもよい。

また、上記実施形態では、吸入管がフランジ部を備える例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、吸入管がフランジ部を備えていなくてもよい。

また、上記実施形態では、ポンプ本体を、回転軸が水平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、ポンプ本体が横向きで配置されているのであれば、ポンプ本体を、回転軸が水平方向に対して（僅かに）傾斜するように配置していてもよい。

また、上記実施形態では、フロートを発泡材料により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、フロートを発泡材料以外の樹脂材料により形成してもよい。

１ フロート
２ ポンプ本体
３ 吸入管
４ 再循環管部
４ａ （再循環管部の）上流側端部
４ｂ （再循環管部の）下流側端部
５ ノズルジェット部
２１ モータ
２１ａ 固定子
２１ｂ 回転子
２１ｃ モータフレーム（モータ筐体）
２４ａ 吐出口
２５ 吐出管
３１ 第１管部
３１ａ （第１管部の）上流側端部
３１ｂ （第１管部の）下流側端部
３２ 第２管部
３２ａ （第２管部の）下流側端部
３２ｂ （第２管部の）上流側端部
３３ 接続部
３４ 浮遊物吸入部
３４ａ フランジ部
１００ 浮遊物吸入装置

Claims (6)

1. 液面に浮かぶ単一のフロートと、
   前記フロートの直下に横向きで配置され、前記フロートが取り付けられるとともに、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、
   液面近傍に配置される浮遊物吸入部を有し、前記ポンプ本体に横方向から接続される吸入管と、を備え、
   前記浮遊物吸入部は、前記浮遊物吸入部の下流側から上流側に向かうほど、開口面積の増加率が大きくなるように形成されているとともに、前記浮遊物吸入部の開口を取り囲むように水平方向に伸びる環状のフランジ部を含んでいる、浮遊物除去装置。
2. 前記ポンプ本体は、固定子および回転子と、前記固定子および前記回転子を覆うモータ筐体とを有するモータを含み、
   前記フロートは、前記モータ筐体に取り付けられている、請求項１に記載の浮遊物除去装置。
3. 前記吸入管は、上下方向に直線状に延びるとともに、上流側端部に前記浮遊物吸入部が設けられる第１管部と、横方向に直線状に延びるとともに、下流側端部が前記ポンプ本体に接続される第２管部と、前記第１管部の下流側端部と前記第２管部の上流側端部とを接続する湾曲した接続部とを有する、請求項１または２に記載の浮遊物除去装置。
4. 前記第１管部および前記第２管部は、それぞれ、上下方向および横方向に直線状に延びるように形成され、
   前記第２管部の横方向の長さは、前記第１管部の上下方向の長さよりも短い、請求項３に記載の浮遊物除去装置。
5. 液面に浮かぶ単一のフロートと、
   前記フロートの直下に横向きで配置され、前記フロートが取り付けられるとともに、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、
   液面近傍に配置される浮遊物吸入部を有し、前記ポンプ本体に横方向から接続される吸入管と、
   上流側端部が前記ポンプ本体の吐出口から吐出された液体が流れる吐出管に接続されるとともに、下流側端部が前記吸入管に接続され、前記ポンプ本体の吐出口から吐出された液体の一部を前記吸入管に再循環させる再循環管部と、
   前記再循環管部の下流側端部に配置され、流路径が狭まり流速を増加させるノズルジェット部とを備える、浮遊物除去装置。
6. 前記浮遊物吸入部と前記フロートとの間の距離は、前記浮遊物吸入部の平面視における外周部の直径よりも小さい、請求項１～５のいずれか１項に記載の浮遊物除去装置。

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