JP7565723B2

JP7565723B2 - 浮遊物回収装置、ポンプ機場

Info

Publication number: JP7565723B2
Application number: JP2020132131A
Authority: JP
Inventors: 友紀常田; 基彦能見
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2024-10-11
Anticipated expiration: 2040-08-04
Also published as: JP2022029032A

Description

本発明は、浮遊物回収装置、ポンプ機場に関するものである。

下記特許文献１には、海、湖、川等の水面上に浮遊するゴミ、油等の浮遊物を回収することができる浮遊物回収船が開示されている。この浮遊物回収船は、船体の左右一対に設けられた格子状のフロート保持用枠部と、フロート保持用枠部に保持されたフロート部と、左右一対のフロート保持用枠部間に架設され、フロート保持用枠部を連結する連結用枠部と、左右一対のフロート保持用枠部間に配設され、船体の進行方向に回収開口部を有する回収用バケットと、船体の後部に配設された船体推進用の船外機と、を備えている。

特開２００３－３３５２９３号公報

ところで、都市排水等を担うポンプ機場においては、流入する水に多量の浮遊物が含まれている。ポンプに、浮遊物（プラスチックゴミ等）が流入すると、ゴミ詰まりの虞がある。現状では、ポンプの上流側に除塵機を設置してゴミを回収していたが、この除塵機により浮遊物を回収するためにはポンプを稼働する必要があった。また、除塵機では取り切れない小さい浮遊物は、人が掬って回収する必要があった。

上記従来技術の浮遊物回収船は、遠隔操作受信機を備え、操作者によって操作させるジョイスティック等の操作装置からの信号を受信して、船外機のモータの駆動を制御する。これにより、浮遊物回収船を遠隔操作することができる。しかしながら、上述した都市排水等を担うポンプ機場においては、多量の浮遊物を含む水が随時流入してくるため、遠隔操作（手動）ではなく自動で浮遊物を回収する装置が求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、水面に浮遊する多量の浮遊物を自動で回収することができる浮遊物回収装置、ポンプ機場の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る浮遊物回収装置は、水面に浮遊する浮遊物を回収し、指定の場所に帰還する浮遊物回収装置であって、前記浮遊物を回収する浮遊物回収部材と、前記浮遊物回収部材を前記水面に沿って移動させる推進器と、前記推進器の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記浮遊物回収装置の速度、若しくは、前記推進器の動力の消費量に基づいて、前記指定の場所に帰還するタイミングを制御する。

上記浮遊物回収装置においては、前記浮遊物回収部材は、籠状または袋状に形成された有機物であってもよい。
上記浮遊物回収装置においては、前記浮遊物回収部材を前記水面に浮遊させるフロートを備え、前記フロートは、中空体または椀状に形成された有機物であってもよい。
上記浮遊物回収装置においては、前記推進器は、空中に配置されていてもよい。

本発明の一態様に係るポンプ機場は、先に記載の浮遊物回収装置を備える。

上記本発明の一態様によれば、水面に浮遊する多量の浮遊物を自動で回収することができる。

一実施形態における浮遊物回収装置を備えるポンプ機場の平面図である。一実施形態における浮遊物回収装置の正面図である。一実施形態における浮遊物回収装置のシステム構成図である。一実施形態における浮遊物回収装置を帰還させる制御装置の制御フローの一例である。一実施形態における浮遊物回収装置を帰還させる制御装置の制御フローの他の例である。一実施形態における浮遊物回収装置の変形例を示す右側面図である。一実施形態における浮遊物回収装置の他の変形例を示す正面図である。一実施形態における浮遊物回収部材から浮遊物を排出する方法を説明する説明図である。一実施形態における浮遊物回収部材から浮遊物を排出する他の方法を説明する説明図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態における浮遊物回収装置１０を備えるポンプ機場１の平面図である。
図１には、ポンプ機場１の吸込水槽２（貯水池）と、吸込水槽２上に設けられたポンプ建屋３の一部が図示されている。ポンプ建屋３内には、図示しないポンプが１または複数台設置されており、流入口３ａからポンプ建屋３下に流入した液体は、ポンプに揚水され、図示しない吐出水槽に吐出される。

ポンプが稼働していない期間であっても、特に、都市排水を担うポンプ機場１においては、吸込水槽２に多量の浮遊物Ｘを含む水が随時流入してくる。浮遊物Ｘとしては、空き缶やプラスチックゴミ（ペットボトル、ビニール袋、発泡スチロール等）を例示することができる。

吸込水槽２には、浮遊物回収ステーション５が設けられている。浮遊物回収ステーション５には、浮遊物回収装置１０が待機している。浮遊物回収装置１０は、ポンプ建屋３に設置されて浮遊物Ｘを監視するカメラ４と無線通信を行い、浮遊物Ｘが基準値以上になると、浮遊物回収ステーション５から出動する。

浮遊物回収装置１０は、所定の回収経路１００に沿って移動し、浮遊物Ｘを回収する。浮遊物Ｘを回収した浮遊物回収装置１０は、浮遊物回収ステーション５に帰還する。浮遊物回収ステーション５では、図示しないクレーン等で浮遊物回収装置１０を引き上げて、回収した浮遊物Ｘを地上に排出・集積した後、浮遊物回収装置１０を再び水面Ｗに戻す。

図２は、一実施形態における浮遊物回収装置１０の正面図である。
浮遊物回収装置１０は、図２に示すように、浮遊物回収部材２０と、浮遊物回収部材２０を装着した装置本体１１と、を備えている。

浮遊物回収部材２０は、有底筒の籠状に形成され、進行方向前方の前端部２０ａが開口しており、進行方向後方の後端部２０ｂ及び側方が網目状に形成されている。この浮遊物回収部材２０は、木材や竹材、または生分解性プラスチック等の、浮遊物Ｘと一緒に廃棄が可能な有機物から形成されているとよい。

装置本体１１は、推進器１２及びフロート１３が取り付けられた本体フレーム１１ａを備えている。本体フレーム１１ａは、浮遊物回収部材２０を拘束するバンド１１ａ１と、バンド１１ａ１の一端を、本体フレーム１１ａに着脱可能に固定する固定具１１ａ２と、を備えている。

推進器１２は、水中だと浮遊物Ｘを巻き込む虞があるため、エアボート等と同様に空中に配置されている。推進器１２は、電動機またはエンジンによりプロペラを回転させる。推進器１２は、装置本体１１に２台設置されている。推進器１２は、それぞれ水平旋回機能を有し、前後の動きだけでなく、左右の動きも制御する。なお、推進器１２は１台で、図示しない方向舵またはサイドスラスターにより、左右の動きを制御しても構わない。

フロート１３は、本体フレーム１１ａの左右に一対で設けられている。フロート１３は、中空体であり、浮遊物回収装置１０全体が水面Ｗに浮く浮力を確保する。このフロート１３は、浮遊物回収部材２０と同様に、木材や竹材、または生分解性プラスチック等の、浮遊物Ｘと一緒に廃棄が可能な有機物から形成されているとよい。

なお、フロート１３は、浮力を確保できれば中空体ではなく椀状（例えば、紙コップ、ボウル、バケツ）であっても構わない。また、フロート１３は、空気を入れて口を結んだビニール袋等であっても構わない。また、フロート１３を除いても浮遊物回収装置１０の浮力や安定性を確保できる場合、フロート１３は無くても構わない。

図３は、一実施形態における浮遊物回収装置１０のシステム構成図である。
図３に示すように、浮遊物回収装置１０は、推進器１２の動作を制御する制御装置１５と、浮遊物回収装置１０の回収経路１００（図１参照）を設定する回収経路設定部１６と、を備えている。なお、制御装置１５と回収経路設定部１６は、機能（ソフト）は異なるが装置（ハード）としては一体であっても構わない。また、図示しないが、浮遊物回収装置１０は、浮遊物回収装置１０の速度、推進器１２の動力の消費量等を計測する各種センサを備えている。

回収経路設定部１６は、カメラ４（図１参照）から得た撮像データを画像処理し、回収経路１００を設定するとよい。浮遊物Ｘは、図１に示すように、ポンプ建屋３から上流側に向かって堆積していくため、浮遊物回収ステーション５から吸込水槽２の川幅方向に往復移動しつつ下流側（ポンプ建屋３側）に向かう九十九折り状に回収経路１００を設定することが好ましい。

制御装置１５は、回収経路１００に沿って浮遊物回収装置１０が移動するように推進器１２の動作を制御する。制御装置１５は、例えば、カメラ４に映る浮遊物回収装置１０（自身）から自己位置のフィードバックを得て、回収経路１００に沿って移動する。また、制御装置１５は、浮遊物回収装置１０に搭載したＧＰＳ（Global Positioning System）から、自己位置のフィードバックを得ても構わない。

制御装置１５は、浮遊物Ｘを回収した浮遊物回収装置１０が浮遊物回収ステーション５（指定の場所）に帰還するタイミングを制御する。具体的に、制御装置１５は、浮遊物回収装置１０の速度、若しくは、推進器１２の動力の消費量に基づいて、浮遊物回収ステーション５に帰還するタイミングを制御する。

図４は、一実施形態における浮遊物回収装置１０を帰還させる制御装置１５の制御フローの一例である。
図４に示す制御フローは、推進器１２の動力の消費量に基づいて、浮遊物回収ステーション５に帰還するタイミングを制御している。

先ず、制御装置１５は、浮遊物回収装置１０の速度が一定になるように推進器１２を制御する（ステップＳ１）。浮遊物回収装置１０の移動により、水面Ｗに浮遊する浮遊物Ｘが浮遊物回収部材２０の中に回収されていくと、浮遊物回収部材２０において流体抵抗が増加していく（ステップＳ２）。

制御装置１５は、推進器１２の動力増加を検知する（ステップＳ３）。つまり、推進器１２の速度一定制御をしている場合に、流体抵抗が増加すると推進器１２の消費電力あるいは消費燃料が増加する。制御装置１５は、推進器１２の動力の消費量が所定の閾値以上になったら、浮遊物Ｘが十分に回収されたと判断し、そのタイミングで浮遊物回収装置１０を浮遊物回収ステーション５に帰還させる（ステップＳ４）。

図５は、一実施形態における浮遊物回収装置１０を帰還させる制御装置１５の制御フローの他の例である。
図５に示す制御フローは、浮遊物回収装置１０の速度に基づいて、浮遊物回収ステーション５に帰還するタイミングを制御している。

先ず、制御装置１５は、推進器１２の動力が一定になるように推進器１２を制御する（ステップＳ１１）。浮遊物回収装置１０の移動により、水面Ｗに浮遊する浮遊物Ｘが浮遊物回収部材２０の中に回収されていくと、浮遊物回収部材２０において流体抵抗が増加していく（ステップＳ１２）。

制御装置１５は、浮遊物回収装置１０の速度低下を検知する（ステップＳ１３）。つまり、推進器１２の動力一定制御をしている場合に、流体抵抗が増加すると浮遊物回収装置１０の速度が低下する。制御装置１５は、浮遊物回収装置１０の速度が所定の閾値以下になったら、浮遊物Ｘが十分に回収されたと判断し、そのタイミングで浮遊物回収装置１０を浮遊物回収ステーション５に帰還させる（ステップＳ１４）。

このように、上述した本実施形態によれば、水面Ｗに浮遊する浮遊物Ｘを回収し、浮遊物回収ステーション５に帰還する浮遊物回収装置１０であって、浮遊物Ｘを回収する浮遊物回収部材２０と、浮遊物回収部材２０を水面Ｗに沿って移動させる推進器１２と、推進器１２の動作を制御する制御装置１５と、を備え、制御装置１５は、浮遊物回収装置１０の速度、若しくは、推進器１２の動力の消費量に基づいて、浮遊物回収ステーション５に帰還するタイミングを制御する、という構成を採用することによって、水面Ｗに浮遊する多量の浮遊物Ｘを自動で回収することができる。また、この浮遊物回収装置１０によれば、ポンプが稼働していないときでも自動で浮遊物Ｘを回収できる。また、図示しない除塵機では取り切れない、小さな浮遊物Ｘも回収できる。

また、本実施形態においては、浮遊物回収部材２０は、籠状または袋状に形成された有機物であるため、浮遊物Ｘと一緒に廃棄することが可能となる。これにより、浮遊物回収部材２０からの浮遊物Ｘの排出や浮遊物回収部材２０の洗浄等が不要になる。これにより、浮遊物回収装置１０の回収サイクル（浮遊物回収ステーション５に帰還から出動まで）を短くすることができる。

また、本実施形態においては、浮遊物回収部材２０を水面Ｗに浮遊させるフロート１３を備え、フロート１３は、中空体または椀状に形成された有機物であるため、浮遊物回収部材２０と同様に容易に廃棄することが可能となる。また、フロート１３に浮遊物Ｘが絡まっていたとしても、浮遊物Ｘの除去や洗浄等が不要になる。

また、本実施形態においては、推進器１２は、空中に配置されているため、浮遊物Ｘを巻き込まなくて済む。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

例えば、後述する図６～図８に示す構成であっても構わない。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図６は、一実施形態における浮遊物回収装置１０の変形例を示す右側面図である。
図６に示す浮遊物回収装置１０は、袋状の浮遊物回収部材２０を備えている。浮遊物回収部材２０は、例えば、ビニール袋等であって、前端部２０ａが開口し、後端部２０ｂに水抜き用の穴２０ｂ１が形成されている。

浮遊物回収部材２０の前端部２０ａの開口縁２０ａ１は、装置本体１１に固定されている。装置本体１１は、前後に配置された一対のリング部材１１ｂ１，１１ｂ２と、一対のリング部材１１ｂ１，１１ｂ２の間を接続する複数の柱部材１１ｃと、を備えている。前方に配置されたリング部材１１ｂ１には、浮遊物回収部材２０の開口縁２０ａ１を挟持するリング押さえ１１ｄが固定具１１ｅを介して固定されている。

上記構成の浮遊物回収装置１０によれば、推進器１２によって浮遊物回収部材２０を水面Ｗに沿って移動させることで、浮遊物Ｘを回収することができる。また、回収した浮遊物Ｘを浮遊物回収部材２０（ビニール袋）と共に容易に廃棄することができる。

図７は、一実施形態における浮遊物回収装置１０の他の変形例を示す正面図である。
図７に示す浮遊物回収装置１０は、無人航空機（いわゆるドローン）である。浮遊物回収装置１０は、上述した本体フレーム１１ａを牽引するロープ３０を備えている。ロープ３０は、本体フレーム１１ａの上部に取り付けられた吊具３１（アイナット等）に固縛されている。上記構成の浮遊物回収装置１０によれば、空中に浮遊しているので、水面Ｗに浮遊する浮遊物Ｘが、推進器１２に巻き込まれることがない。

図８は、一実施形態における浮遊物回収部材２０から浮遊物Ｘを排出する方法を説明する説明図である。図９は、一実施形態における浮遊物回収部材２０から浮遊物Ｘを排出する他の方法を説明する説明図である。なお、図８及び図９では、図７に示す浮遊物回収装置１０を例示しているが、図２に示す浮遊物回収装置１０であっても、クレーンで浮遊物回収部材２０を吊り上げれば、同じように浮遊物Ｘを排出できる。
図８は、浮遊物回収部材２０の前端部２０ａを後端部２０ｂよりも下げて、浮遊物Ｘを排出している。また、図９は、浮遊物回収部材２０にヒンジ２５が設けられており、ヒンジ２５を介して浮遊物回収部材２０を二つに割って、浮遊物Ｘを排出しても構わない。

１ポンプ機場
２吸込水槽
３ポンプ建屋
３ａ流入口
４カメラ
５浮遊物回収ステーション（指定の場所）
１０浮遊物回収装置
１１装置本体
１１ａ本体フレーム
１１ａ１バンド
１１ａ２固定具
１１ｂ１リング部材
１１ｂ２リング部材
１１ｃ柱部材
１１ｅ固定具
１２推進器
１３フロート
１５制御装置
１６回収経路設定部
２０浮遊物回収部材
２０ａ前端部
２０ａ１開口縁
２０ｂ後端部
２０ｂ１穴
２５ヒンジ
３０ロープ
３１吊具
１００回収経路
Ｗ水面
Ｘ浮遊物

Claims

水面に浮遊する浮遊物を回収し、指定の場所に帰還する浮遊物回収装置であって、
前記浮遊物を回収する浮遊物回収部材と、
前記浮遊物回収部材を前記水面に沿って移動させる推進器と、
前記推進器の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記推進器の動力一定制御をしている場合の前記浮遊物回収装置の速度低下、若しくは、前記推進器の速度一定制御をしている場合の前記推進器の動力増加に基づいて、前記指定の場所に帰還するタイミングを制御する、ことを特徴とする浮遊物回収装置。
前記浮遊物回収部材は、籠状または袋状に形成された有機物である、請求項１に記載の浮遊物回収装置。
前記浮遊物回収部材を前記水面に浮遊させるフロートを備え、
前記フロートは、中空体または椀状に形成された有機物である、請求項１または２に記載の浮遊物回収装置。
前記推進器は、空中に配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の浮遊物回収装置。
請求項１～４のいずれか一項に記載の浮遊物回収装置を備える、ことを特徴とするポンプ機場。