JPH0866680A - 渦流式浮上汚染流体回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浮上汚染流体回収装置の吸引作用で回収口に
渦流を創成せしめ、回収口の浮力変動を抑えると共に、
浮上汚染流体がスカムの場合や粘性の変化があっても水
面からの位置を自律的に調整する知能化した機能を有
し、且つ水の混入量を抑制しながら効率よく回収し得る
ことを目的とする。 【構成】 上記目的のため、水面から適度の深さに没し
た吸引筒３の上端に、少し中高か又は平坦なフランジ２
を同心に取りつけ、且つそのフランジの上面に１個以上
の渦巻状か又は複数の直線や円弧状の羽根１を、回収口
の周りに同一方向に向けて等分に配置し、その上端部が
水面に出るように構成した渦流創成機構を設けたことを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は吸引式の浮上汚染流体
回収装置に於て、回収口が水面の近くに没して上向きに
開口し、水面に浮遊する油や微細粉塵，或はアオコなど
を含有する浮上汚染流体を、渦流により吸引回収する汚
染流体回収装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の回収口は皿形や円筒形，或
はじょうご形などが多く、水面の汚染流体を回収するた
め、水面から適度の深さに没して上向きに開口してい
た。そしてその下方でポンプやホースと接続され、水位
の変動に対応できるようにフロートを有した浮上式構造
となっていることが多かった。 このような構成におい
て、回収を始めると、表層水を吸引するためにポンプの
吸引量を回収口から流入する量よりも当然多くなるよう
設定しているから、しだいに回収口の中は流入量が不足
し、空気の占める割合が多くなって浮力を生じ、遂には
回収口の縁と水面が一致して浮上汚染流体が流入し難く
なるなどの不都合があった。その対策として回収口の縁
に山形（又はくさび形）の切込みを付けたり、可変容量
式にするためのジャバラ構造にしたものなどが開発され
ているが、前者は加工が複雑で、また回収液の性状が変
わると再調整を要したり、後者では機械的な強度が弱い
などの難点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は吸引回収作業
が始まっても、その前後において回収口の水位の変動が
少なく、水面からの位置調整も簡単で、浮上汚染流体や
水（又は媒体溶液）の性質や粘性が変わっても再調整を
殆ど要することがなく、且つ（回収時に、表層水の混入
は避けることができないが、）水の流入をできるだけ抑
制しながら表層の汚染流体を効率的に吸引回収しようと
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第一の手段として、水面
下の近くに没して鉛直に保持された吸入筒の上端面に、
吸入口を有するフランジを同心に設け、その上面を平坦
乃至は少し中高に構成する。 例えば中高の傘状や球面
状に構成してもよい。第二の手段として、このフランジ
の上面に１個以上の羽根をその上端部が水面に出るよう
に設け、フランジ外周部から中央部へ吸入口の接線方向
に向かって、渦巻き状に１個以上設けたり、また円周を
等分してほぼ放射状に円弧状又は直線状の羽根を複数個
取りつける。

【０００５】

【作用】先ず第一に本回収口は、上記のような平坦乃至
は中高のフランジ状で、従来のような容器の構造をなし
ていないから、吸引作業が始まっても殆ど浮力を生じる
ようなことがない。 しかも次のような優れた作用があ
る。 即ちフランジの周囲から水面の水と浮上汚染流体
が共にフランジ面に流入するが、その際水は適度の厚さ
を持った水膜となって吸入口へフランジ面の抵抗を受け
ながら流入する。一方油などの汚染流体は水膜の上を流
れるため、フランジ面の抵抗を受けることなく滑らかに
流入する作用を有し、安定した回収をする効果を有す
る。 次に第二の作用とも言うべきフランジ面の羽根に
よる作用について説明する。 即ち前項で記したよう
に、フランジ上に羽根を設けることで次のような作用効
果を生じる。 先ずフランジ上に流入した表面水と浮上
汚染流体は流入口に達すると羽根の誘導作用で急速に旋
回する渦を創成する。 そのため水の部分は遠心力で外
側に押され、吸引筒の内壁に螺旋状の渦流となって流入
速度が抑制されながら吸引される。 一方浮上汚染流体
は同様に渦となって吸引されるが、遠心力が弱いため流
速を抑制されることなく速やかに吸引される。 又今一
つの作用は流体の動粘度により流速が変化するが、（流
体力学上これらの相似条件はレイノルズ数Ｒｅ及びいく
つかの係数により定まるが本論では省略する）一般に流
体の粘性が低い場合は流入速度が速くなり、高い場合は
遅くなる傾向を示す。 従って若し従来のフランジのな
い吸入口の場合では、吸入口の上端を粘性が低い時や油
膜が薄い場合は水面から浅い位置にし、粘性が高く或は
油膜が厚い場合は流入し易いように深くしてやらなけれ
ばならなかった。しかるに本発明の羽根付きフランジの
渦流吸引方式であればフランジ径にもよるが、水面より
やや深く設定しておけば、粘性が低い時は流速が速まり
フランジ内周部の水面が外周部よりも下がって中低の勾
配ができ、渦流も速くなり水膜は薄く流入を抑制され、
恰も吸入口を水面に浅く設定した場合と同様の効果を生
じる。 同様にして逆に粘性が高く或は油膜が厚い場合
は、渦流の流速も遅くなり流入勾配がゆるやかになるか
ら、丁度水面から深く設定した場合と同じ効果を生じ
る。 すなわち流体の粘性に対し水面からの位置を自律
的に調整する恰も知能化した回収装置とすることができ
る。 尚この渦流の中心には円錐状の空気の竪穴が生
じ、僅かではあるが空気も同時に吸引される。 以上が
本装置の作用の概要である。 尚この吸引時の渦流現象
は、自然界では水槽の底から水を放流する時に見られる
渦流現象と同様である。 この時の渦の回転方向は、地
球の自転の慣性力のため北半球では高気圧と同様時計方
向に回転する。（コリオリの法則）。 ただし本回収装
置のような狭小な範囲では渦の回転方向が逆であっても
作用効果は等しい。 以上の如く本発明ではフランジと
羽根の渦流創成機構により渦を発生し、その効果により
吸引時における回収口の上下変動を少なくし、また水の
流入量を抑制し、粘性に対応する水面からの位置を自律
調整する知能化機能を与えることができる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図面によって説明する。
まず図２は本発明の吸引渦流方式による浮上汚染流体回
収装置の一実施例の外観図である。図２の１は回収口を
構成する羽根で、２はフランジ、３は吸引筒である。
４はフロートで水面に対し装置を水平に保ち、水位の変
動にも追従できるよう設けられている。 尚本図では３
個の球形フロートになっているが、ポンプの搭載やその
他装置の大きさ，重量の軽重に応じ数の増減や形態の選
択は任意であることは勿論である。 ５は回収ホースで
外部に設置されたポンプに接続されている。図１は本発
明の回収口の拡大図で、（イ）は平面図、（ロ）はその
断面図である。 またＲは水の流入方向を示す矢印で、
Ｓは浮上汚染流体、Ｔは吸引筒３の口元から発生する螺
旋状の渦流を示す。 以上のように構成された本装置に
おいて、フランジ２は上面が平坦乃至は少し中高の傘状
又は球面状のフランジ構造をなし、少なくとも容器のよ
うな凹形構造をなしていないから浮力変動を生じること
が殆どない。 尚このフランジの形状は図示のような円
形のほか、三角形や四角形のような多角形でも良いこと
は勿論である。 又このフランジはつぎのような作用が
ある。 それをフランジが無い場合と比較しながら図面
によって説明する。図４はフランジの作用効果を比較す
る説明図で、（イ）はフランジが無い場合、（ロ）と
（ハ）は平坦なフランジがついた場合を示す。 先ずフ
ランジが無い場合は図４（イ）に示すように、表層の汚
染流体とその直下の水はそれぞれの層の厚さに比例して
同時に流入すると考えられる。 従って汚染流体が薄い
場合は当然水の混入量が多くなり回収効率が低下する。
ところがフランジ付きの図４（ロ）の場合はフラン
ジ外周からの流入状況は（イ）の場合と同様であるが、
水（又は媒体溶液）がその表面張力や粘性などの性状に
応じた適度の厚さの水膜を形成し、フランジ面の抵抗を
受けながら吸入口へ緩い傾斜をつけて流入する。一方そ
の表面を流れる汚染流体は、水膜の上を流れるから流入
抵抗が少なく速やかに流入し、効率的に安定した回収を
することができる。 （なお図４（ハ）については後で
説明する。） 次に本発明の今一つの特徴である羽根１について説明す
る。図１の平面図（イ）において３個の円弧状の羽根１
がフランジ２面上を３等分して、外周から半径方向に吸
入口へ向かって取りつけられている。 尚羽根の数はフ
ランジの大きさにより適宜個数を増減してよく、最小限
１個でも良い。その場合の実施例の平面図を図３（ロ）
に示す。 また羽根の形状も渦巻き状や円弧状のほか図
３（イ）のような直線状でも良い。 羽根の向きは右方
向でも左方向でもよいが「作用」の項で説明したよう
に、自然界にできる排水時の渦の向きと一致させること
が好ましい。次にこの羽根の作用効果について説明す
る。従来この種の回収装置は汚染流体にスカムが混入し
たり粘性が高い場合、回収機能が低下する傾向があっ
た。 そこで回収し易くするため、回収口を大きくし、
じょうご形にしたり液面から深く設定したりしていた。
又ポンプも大型で強力なものが選択されるが、そのた
め益々回収する水の割合が多くなる傾向があった。 こ
のような場合本発明のフランジ式回収口に、先に説明し
た性質を有する羽根を取り付けると回収状況は大幅に改
善される。 この様子を羽根のない場合と比較しながら
図面によって説明する。まず流入性を良くするためにフ
ランジ面を水面から深く設定するが、はじめに羽根の無
い場合について説明すると、図４（ハ）に示すごとく水
の回収量は多くなるが、浮上汚染流体は中央に溜り、細
い筋となって吸引されるだけであるから回収率は極めて
低い。 又汚染流体の表層が表面張力の高い油の粘膜で
あったり、大型のスカム集団である場合は、吸入口の回
りを閉塞し回収不良などの不都合が生じることがあっ
た。 然るに羽根１がある場合は図１（ロ）に示すごと
く、羽根１がフランジ面に設けられてあるから、フラン
ジ上を流入する水及び汚染流体は、羽根１の誘導作用
で、吸入口の口元で急速に旋回する渦となって螺旋を画
きながら吸引される。 更には又先に述べた油の粘膜や
スカム団があるような場合には、この羽根によって恰も
カッターで裁断されるように切り裂かれ、容易に回収し
得る効果がある。 そして渦の中心には空気の竪穴が生
じ、空気も同時に吸引される。 しかもこの渦流は次の
ような作用を有する。 まず水の方は渦流の遠心力で吸
引筒３の内壁に押しつけられ螺旋を画きながら流入する
ため、流入速度が抑制される。 一方汚染流体は弱い遠
心力で渦流の内側をむしろ流入を抑制されることなく、
即ち（羽根の無い時の図４（ハ）に示すような細い筋状
に吸引される場合と異なり、）筒状に吸引されるから速
やかに且つ効率的に回収される。

【０００７】

【発明の効果】本考案の第一の特徴であるフランジ構造
による回収時の上下変動を抑える作用と、第二の特徴で
ある本発明特有の性質を有する羽根の渦流創成作用との
相互作用で、先ず前者ではフランジ面に水と浮上汚染流
体との２層の膜を形成し、安定な回収作用をなさしめ、
後者では渦流の遠心力で水の流入を抑制し、スカムや粘
性の高い汚染流体でも効率的に回収し得るなどの様に、
相乗効果を発揮することができる。尚この技術は他の各
種水槽の排水口にも応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【第１図】本発明による浮上汚染流体回収装置の回収口
部の拡大図。 （イ） 平面図。 （ロ） 断面図。

【第２図】本発明による浮上汚染流体回収装置の一実施
例の外観図。

【第３図】フランジ２上の各種羽根１の平面図。 （イ） 羽根の形状が直線の場合。 （ロ） 羽根が１個でうず巻き状の場合。

【第４図】回収口のフランジ作用を説明するための比較
断面図。 （イ） フランジの無い場合の回収口。 （ロ） フランジ付きの回収口。 （ハ） （ロ）を水面から深くした場合。

【符号の説明】

１ 羽根 ２ フランジ ３ 吸引筒 ４ フロート ５ 回収ホース Ｒ 流入方向を示す矢印 Ｓ 浮上汚染流体 Ｔ 螺旋状の渦流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面の近くに没して、水面に鉛直に保持
   された吸入筒３の上端面に、中心に吸入口を設けた少し
   中高か又は平坦なフランジ２を同心に構成したことを特
   徴とし、且つこのフランジ上面に羽根１を上端部が水面
   に出るように垂直に設け、図３（ロ）の如くフランジ外
   周から内周へ向かう１個以上の渦巻状か、或は吸入口の
   周りに複数の円弧状又は直線状の羽根を、同一方向のほ
   ぼ放射状に吸入口に対し外接するように等分に配置した
   構造の、渦流創成機構を設けたことを特徴とする渦流式
   浮上汚染流体回収装置。