特許 6187040 浮遊物除去装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6187040

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】浮遊物除去装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/40 20060101AFI20170821BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/40 C

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-177589(P2013-177589)

(22)【出願日】2013年8月29日

(65)【公開番号】特開2015-44169(P2015-44169A)

(43)【公開日】2015年3月12日

【審査請求日】2016年6月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 浩

【審査官】 目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５８−１２８６８７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−０３５４９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５０−０８６０５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−０６８２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９５４６１９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ１／４０

Ｅ０２Ｂ１５／００−１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液面と交差して浮遊する１または複数の浮体と、
前記浮体に連結され、該浮体が牽引される方向に張架される可撓性を有する牽引部材と、
前記牽引部材を巻き取る巻き取り機構と、
前記浮体が牽引される進路上に設けられ、前記巻き取り機構により牽引された該浮体が接触し、該浮体を液面より鉛直下方に誘導する接触材と、
を備えることを特徴とする浮遊物除去装置。

【請求項2】

前記浮体は、鉛直下部に錘を有し、液中において、該錘が鉛直下方に沈降することで液面と垂直な面を形成することを特徴とする請求項１に記載の浮遊物除去装置。

【請求項3】

前記浮体が前記接触材の鉛直下方に位置したときに、該浮体と、該浮体の周囲の液体とが接して該液体に剪断力を生じさせる剪断装置を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の浮遊物除去装置。

【請求項4】

前記複数の浮体には、それぞれ少なくとも２の前記牽引部材が連結されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の浮遊物除去装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液面に浮かぶスカム等の浮遊物を除去するための浮遊物除去装置に関する。

【背景技術】

【0002】

活性汚泥設備や培養設備等で用いられる水槽には、液中に微生物や培地等が含まれる。このため、液中の微生物や油脂質等は、微生物の呼吸等で発生したガスが付着して浮上し、浮遊物として液面に蓄積される。浮遊物が蓄積されると、水槽から溢れたり、腐敗したりして異臭を発生させるおそれがあり、また、本来、液中の物質と作用する物質が浮上することで液中での反応に寄与しなくなるおそれがある。そこで、従来、浮遊物を化学的、または、物理的に除去する手段がとられていた。

【0003】

化学的に除去する場合、例えば、界面活性剤から成る消泡剤を使用する。消泡剤の作用により、浮遊物を浮上させている気泡を破壊するとともに、気泡の形成を抑制する。その結果、浮遊物は液中に分散することとなる。

【0004】

また物理的に除去する場合、例えば、掻き寄せ機（スカムスキマー）が用いられている（例えば、特許文献１）。スカムスキマーは、複数の浮体を液面上で移動させることで浮遊物を掻き取り、掻き取られた浮遊物は水槽の上方からシャワーを浴びせることにより液中へ戻されたり、水槽の外へ排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４４９６８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、消泡剤を使用する場合、消泡剤を水槽に常に添加する必要があるため、ランニングコストが増大する。また、培養設備等の水槽において、微生物に酸素を供給するといった、液中にガスを溶解させるプロセスが必要である場合、消泡剤がガスと液体との境界面に蓄積してしまい、液体へのガスの溶解速度が低下してしまうおそれがある。さらに、食品を製造する培養槽では、化学物質である消泡剤を使用できない場合がある。

【0007】

また、上記のスカムスキマーを用いる場合、例えば浮体を移動するためのガイドレールや、ガイドレールを支持するための横架材といった水槽の一端から他端に亘る大型の部品を設置する必要がある。このため、大型の水槽の場合、設置が困難となり使用できないおそれがある。また、液面に他の装置の配線や配管が施工済みである場合はスカムスキマーを設置できない場合があった。さらに、水槽の上部を覆うスカムスキマーの場合、日光に曝す必要がある水槽では使用できない場合があった。

【0008】

そこで、本発明はこのような課題に鑑み、簡易な構成で、浮遊物を掻き取り、分散させることが可能な浮遊物除去装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の浮遊物除去装置は、液面と交差して浮遊する１または複数の浮体と、浮体に連結され、浮体が牽引される方向に張架される可撓性を有する牽引部材と、牽引部材を巻き取る巻き取り機構と、浮体が牽引される進路上に設けられ、巻き取り機構により牽引された浮体が接触し、浮体を液面より鉛直下方に誘導する接触材と、を備えることを特徴とする。

【0010】

また、浮体は、鉛直下部に錘を有し、液中において、錘が鉛直下方に沈降することで液面と垂直な面を形成するとしてもよい。

【0011】

また、浮体が接触材の鉛直下方に位置したときに、浮体と、浮体の周囲の液体とが接して液体に剪断力を生じさせる剪断装置を設けるとしてもよい。

【0012】

また、複数の浮体には、それぞれ少なくとも２の牽引部材が連結されるとしてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、簡易な構成で、浮遊物を掻き取り、分散させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】浮遊物除去装置を説明するための説明図である。

【図2】浮遊物除去装置によって浮遊物を掻き取り、分散させる手順を説明するための説明図である。

【図3】変形例にかかる浮遊物除去装置における浮体およびワイヤの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0016】

（浮遊物除去装置１００）
図１は、浮遊物除去装置１００を説明するための説明図である。特に、図１（ａ）は、浮遊物除去装置１００を設置した水槽Ｔの上面図であり、図１（ｂ）は、浮遊物除去装置１００を設置した水槽Ｔの側面図であり、図１（ｃ）は、浮遊物除去装置１００に用いられる浮体１１０の斜視図である。なお、図１（ａ）における上下方向を幅方向、左右方向を奥行方向とし、前後方向を高さ方向とする。また、図１（ｃ）中、図１（ａ）、（ｂ）の方向に合わせ、幅方向、奥行方向（厚み方向）、高さ方向を図示の通り定義する。

【0017】

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、浮遊物除去装置１００は水槽Ｔに設けられ、浮体１１０と、ワイヤ１２０と、巻き取り装置１３０と、円柱体１４０と、撹拌装置１５０と、を含んで構成される。

【0018】

図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、浮体１１０は、比重が１より小さい本体１１２と、比重が１より大きい錘１１４とを含んで構成され、全体的な比重が１より小さいことで液体に浮かぶ。本体１１２は、矩形の板状部材であり、図１（ｃ）中下方に錘１１４が固定される。液中において錘１１４が沈降することで、本体１１２の側面１１２ａおよび側面１１２ｂが液面と略垂直な位置関係となる。

【0019】

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の浮遊物除去装置１００では例えば４つの浮体１１０を使用する。４つの浮体１１０は、それぞれ側面１１２ａと側面１１２ｂとが対向するよう水槽Ｔの奥行方向の一端Ｔａ側に配列される。ここで、４つの浮体１１０をそれぞれ、水槽Ｔの一端Ｔａ側から、浮体１１０ａ、浮体１１０ｂ、浮体１１０ｃ、浮体１１０ｄと定義する。浮体１１０ａには４本のワイヤ１２０が連結（固定）され、浮体１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄはそれぞれ２本のワイヤ１２０が連結（固定）される。図１（ａ）中、浮体１１０とワイヤ１２０との連結部分を黒丸で示す。

【0020】

ワイヤ（牽引部材）１２０は、図１（ｂ）に示すように、一端側が浮体１１０に連結され、他端側が後述する円柱体１４０の下方を通って巻き取り装置１３０の巻き取りドラムに連結され、水槽Ｔの奥行方向に張架される。また、ワイヤ１２０は、浮体１１０に対し、浮体１１０の高さ方向における鉛直上方、すなわち、錘１１４が設けられた側と反対側に連結されている。ワイヤ１２０の素材は、可撓性を有し、水や直射日光に頻繁に曝されても腐敗や劣化しにくい素材が好ましく、例えばポリプロピレンが安価であるため好ましい。

【0021】

図１（ａ）に示すように、ワイヤ１２０は、利用される契機に応じてワイヤ１２０ａとワイヤ１２０ｂとに分けることができる。ワイヤ１２０ａは全ての浮体１１０（浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ）に所定の間隔を空けて連結され、ワイヤ１２０ｂは浮体１１０ａのみに連結される。

【0022】

巻き取り装置（巻き取り機構）１３０は、ワイヤ１２０を巻き取る装置であり、水槽Ｔの奥行方向において、浮体１１０が位置する側（一端Ｔａ側）の反対側（他端Ｔｂ側）における水槽Ｔの外部に設けられている。本実施形態では４つの巻き取り装置１３０を用い、４つの巻き取り装置１３０はそれぞれワイヤ１２０と連結される。巻き取り装置１３０の巻き取りドラムは、不図示のモータに回転自在に軸支されており、モータが駆動されることでワイヤ１２０の巻き取りを行い、ワイヤ１２０に連結された浮体１１０を移動させる。

【0023】

また、巻き取り装置１３０は、連結するワイヤ１２０の種類によって、巻き取り装置１３０ａと巻き取り装置１３０ｂとに分けられる。巻き取り装置１３０ａはワイヤ１２０ａと連結され、巻き取り装置１３０ｂはワイヤ１２０ｂと連結される。本実施形態では、巻き取り装置１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ２つ設けられている。ここで、巻き取り装置１３０は、巻き取り装置１３０ａ、１３０ｂを牽引する第１モード、すなわち全ての浮体１１０を直接牽引するモードと、巻き取り装置１３０ａのみを牽引するモード、すなわち浮体１１０ａを直接牽引することで浮体１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを間接的に牽引する第２モードの２つを有し、スイッチ等により変更することができる。

【0024】

円柱体（接触材）１４０は、円柱状の部材であり、軸方向を水槽Ｔの幅方向と一致させた状態で水槽Ｔの液面と交差するように設けられ、下部側が液中に位置している。また、円柱体１４０は、水槽Ｔの奥行方向において中心より他端Ｔｂ側に位置し、支持部材１４２によって回転自在に固定されている。円柱体１４０は浮体１１０の進路上に設けられ、下部側が液中に位置しているため、例えば、浮体１１０が円柱体１４０の下方に位置すると、浮体１１０が液中に沈降されることとなる。つまり、円柱体１４０によって浮体１１０は液面より鉛直下方に誘導される。

【0025】

撹拌装置（剪断装置）１５０は、図１（ｂ）に示すように、円柱体１４０の鉛直下方における水槽Ｔの底部に設けられる。撹拌装置１５０としては、例えばプロペラ機構を使用し、プロペラを回動させることで液体を撹拌し、円柱体１４０の鉛直下方領域の液体に水流をつくる。そして、浮体１１０が円柱体１４０の鉛直下方領域の液体と接したとき、浮体１１０の側面１１２ａおよび側面１１２ｂに水流が当たり、剪断力が生じることとなる。なお、剪断装置として撹拌装置１５０を挙げて説明したが、水槽Ｔの底部から気体を送出する曝気装置を使用してもよい。

【0026】

次に、浮遊物除去装置１００によって浮遊物を掻き取り、分散させる手順を説明する。図２は、浮遊物除去装置１００によって浮遊物を掻き取る手順を説明するための説明図である。特に、図２（ａ）は、浮体１１０の移動開始状態を示す上面図であり、図２（ｂ）は、浮体１１０の沈降状態を示す側面図であり、図２（ｃ）は、浮体１１０の再浮上状態を示す上面図であり、図２（ｄ）は、浮体１１０の集合状態を示す上面図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に処理が遂行される。

【0027】

図２（ａ）に示すように、モータの第１モードにより巻き取り装置１３０ａ、１３０ｂが駆動し、巻き取り装置１３０ａ、１３０ｂでワイヤ１２０ａ、１２０ｂの巻き取りを開始すると、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが水槽Ｔの奥行方向における一端（以下、「開始端」と称する。）Ｔａ側から水槽Ｔの奥行方向における他端（以下、「終了端」と称する。）Ｔｂ側へ移動する（移動開始状態）。

【0028】

上述したように、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは錘１１４により一部が液中に位置した状態で浮かんでおり、側面１１２ａは液面に対して略垂直となっている。浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの側面１１２ａが液面に対して略垂直に位置したまま移動することで、液面に浮遊するスカム等の浮遊物を、側面１１２ａ近傍の液面に寄せ集めることが可能となる。

【0029】

そして、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが移動を続けると、円柱体１４０と接触することとなる。上述したように、円柱体１４０は支持部材１４２により水槽Ｔの奥行方向への移動が制限され、下部側が液中に位置している。また、上述したように、ワイヤ１２０ａ、１２０ｂは円柱体１４０の下方を通って巻き取り装置１３０ａ、１３０ｂと連結されている。このため、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが円柱体１４０と接触した後、さらにワイヤ１２０ａ、１２０ｂに牽引されると、図２（ｂ）に示すように、円柱体１４０の下方を移動し、一時的に液中へ沈む（沈降状態）。そして、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、円柱体１４０よりも終了端Ｔｂ側へ移動すると、再び浮上する。具体的に、図２（ｂ）において、浮体１１０ａ、１１０ｂは円柱体１４０と接触前であり、側面１１２ａ近傍の液面に浮遊物を蓄積している状態であり、浮体１１０ｃは液中に沈降し、浮遊物が液中へ分散されている状態であり、浮体１１０ｄは液中への沈降が終了し（浮遊物の液中への分散が終了し）、再び浮上している状態を示す。

【0030】

浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが円柱体１４０と接触して液中に沈降すると、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄによって寄せ集められた浮遊物は、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄとともに液中へ沈む。また、上述したように、円柱体１４０の鉛直下方の水槽Ｔの底部には、撹拌装置１５０が設けられている。撹拌装置１５０により液体が撹拌されると、円柱体１４０の鉛直下方の領域とその周辺の液体に水流が生じる。そして、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの側面１１２ａおよび側面１１２ｂに水流が接触すると、剪断力が生じることとなる。その結果、液中へ沈んだ浮遊物の液中への分散を促進することが可能となり、水槽Ｔの液面への浮遊物の蓄積を低減することができる。

【0031】

また、このとき、円柱体１４０は支持部材１４２によって回転自在に固定されているので、浮体１１０が円柱体１４０と接触した後、円柱体１４０が回転し、浮体１１０を終了端Ｔｂ側へスムーズに移動させることができる。

【0032】

そして、図２（ｃ）に示すように、全ての浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが円柱体１４０よりも終了端Ｔｂ側に位置して再浮上すると、モータの第１モードでの駆動が終了する（再浮上状態）。

【0033】

最後に、図２（ｄ）に示すように、モータを第１モードから第２モードに変更して巻き取り装置１３０ｂを駆動し、巻き取り装置１３０ｂに連結され、浮体１１０ａとのみ連結したワイヤ１２０ｂを巻き取る。浮体１１０ａは、浮体１１０の中で最も開始端Ｔａ側に位置することから、浮体１１０ａが終了端Ｔｂ側へ移動することで、浮体１１０ａが、隣り合う浮体１１０ｂと接触し、浮体１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを終了端Ｔｂ側に移動させることとなり、浮体１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは終了端Ｔｂ側に重なった状態で集合する（集合状態）。

【0034】

図示はしていないが、浮体１１０を開始端Ｔａ側へ移動させる必要がある場合は、開始端Ｔａ側に別途巻き取り装置を設け、開始端Ｔａ側の巻き取り装置の巻き取りドラムと連結されるワイヤを浮体１１０に連結する。そして、開始端Ｔａ側の巻き取り装置を駆動し、開始端Ｔａ側の巻き取り装置に連結されたワイヤを巻き取ることで、浮体１１０を開始端Ｔａ側へ牽引する。

【0035】

以上、本実施形態にかかる浮遊物除去装置１００によれば、簡易な構成で浮遊物を掻き取り、液中に分散させることが可能となる。

【0036】

（変形例）
次に、浮遊物除去装置１００の変形例について説明する。図３は変形例にかかる浮遊物除去装置１００における浮体２１０およびワイヤ２２０の斜視図である。なお、図３中、図１（ｃ）に合わせて、幅方向、厚み方向、高さ方向を図示の通り定義する。

【0037】

浮体２１０は、本体２１２と、錘１１４とを含んで構成される。本体２１２の高さ方向の一端側に錘１１４が固定され、本体１１２の高さ方向において錘１１４が固定された側と反対側かつ幅方向両端部には、本体２１２の厚み方向に貫通した円形の孔である孔２１２ａが１つずつ形成されている。本実施形態では４つの浮体２１０を使用する。４つの浮体２１０は、開始端Ｔａ側から浮体２１０ａ、浮体２１０ｂ、浮体２１０ｃ、浮体２１０ｄとする。

【0038】

ワイヤ２２０は、一端が浮体２１０の本体２１２における高さ方向における他端に連結され、ワイヤ２２０の他端が不図示の巻き取り装置１３０に連結される。本実施形態では、１つの浮体２１０に２本のワイヤ２２０が連結される。

【0039】

水槽Ｔに浮体２１０を設けた場合、浮体２１０は、浮体２１０の側面１１２ａと側面１１２ｂとを隣り合わせて配置され、浮体２１０と連結したワイヤ２２０は、当該浮体２１０よりも終了端Ｔｂ側に配される浮体２１０における本体２１２の孔２１２ａを通って巻き取り装置１３０と連結される。このため、水槽Ｔにおいて、最も開始端Ｔａ側に位置する浮体２１０ａの孔２１２ａにワイヤ２２０は通らず、浮体２１０ｂの孔２１２ａには浮体２１０ａに連結されたワイヤ２２０が通り、浮体２１０ｃの孔２１２ａには浮体２１０ａ、２１０ｂに連結されたワイヤ２２０が通り、浮体２１０ｄの孔２１２ａには浮体２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃに連結されたワイヤ２２０が通ることとなる。したがって、それぞれの浮体２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄに連結された２本のワイヤ２２０を巻き取り装置１３０により巻き取ることで、浮体２１０を１つずつ独立して移動させることができる。

【0040】

このため、浮遊物除去装置１００では、移動開始状態から集合状態に亘って全ての巻き取り装置１３０を駆動させることで、浮体２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄを終了端Ｔｂ側へ集合させる。また、再浮上状態において、最も開始端Ｔａ側の浮体２１０ａと連結したワイヤ２２０を巻き取る巻き取り装置１３０のみを駆動させることで、浮体２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄを終了端Ｔｂ側へ集合させてもよい。

【0041】

かかる変形例の浮遊物除去装置１００においても、簡易な構成で浮遊物を掻き取り、液中に分散させることが可能となる。

【0042】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0043】

例えば、上記実施形態において、浮体１１０、２１０をそれぞれ４つ用いたが、浮体１１０、２１０は少なくとも１つあればよい。

【0044】

また、錘１１４は、液中において錘１１４が鉛直下方に沈降することで、浮体１１０、２１０が液面と交差し、液面と垂直な面を形成すれば、錘１１４の形状は制限されない。

【0045】

また、上記実施形態において、ワイヤ１２０、２２０を、浮体１１０、２１０の高さ方向における錘１１４が設けられた側と反対側（他端側）に設けたが、錘１１４が設けられた側（一端側）に設けてもよい。この場合、浮体１１０、２１０が円柱体１４０と接触し、さらにワイヤ１２０、２２０により牽引されると、浮体１１０、２１０の高さ方向におけるワイヤ１２０、２２０が設けられた側（一端側）が、錘１１４が設けられた側（他端側）よりも終了端Ｔｂ側に位置して傾き、略水平となる。その結果、浮体１１０、２１０の側面１１２ａに撹拌装置１５０によって生じた水流が当たり、剪断力が生じることとなる。

【0046】

また、上記実施形態において、ワイヤ１２０、２２０の巻き取り機構としてモータにより駆動する巻き取り装置１３０を用いているが、エンジンにより駆動する巻き取り装置を用いてもよいし、手動によりワイヤ１２０、２２０を巻き取ってもよい。

【0047】

また、上記実施形態において、接触材として円柱体１４０を１つ設けるとしたが、複数の円柱体１４０を略平行に並列させて設けてもよい。また、接触材は円柱状でなくてもよいし、回転自在に固定されていなくてもよい。

【0048】

また、上記実施形態において、撹拌装置１５０を設けたが、撹拌装置１５０は浮遊物の分散を促進させるための装置であるため、必須な構成ではない。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、液面に浮かぶスカム等の浮遊物を除去するための浮遊物除去装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0050】

１００ 浮遊物除去装置
１１０、２１０ 浮体
１１４ 錘
１２０、２２０ ワイヤ（牽引部材）
１３０ 巻き取り装置（巻き取り機構）
１４０ 円柱体（接触材）
１５０ 撹拌装置（剪断装置）

【図1】

【図2】

【図3】