JP2005013880A - 真空吸引油回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】竜巻の原理に着目し、高速ジェット気流の周囲に発生する負圧を利用して水面上に浮遊している油を高濃度で吸引回収する。
【解決手段】水面に浮遊している油を真空吸引して回収する真空吸引油回収システムである。真空吸引装置５によって空気吸引管４、サイクロン式気液分離器３、油吸引管２及び吸引口１を介して空気ｄを吸引する。前記吸引口１より吸引された空気の高速ジェット気流ｊに乗せて水面の浮遊油ａを吸引する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、事故を起こした船舶等から流出した油を真空吸引して回収する真空吸引油回収システムに関し、更に詳しくは、上記船舶の近傍で作業を行う油回収船に搭載され、海上を浮遊している油を効率的に真空吸引して回収する真空吸引油回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
１９９７年１月２日未明、大しけの日本海（島根県隠岐島沖）で暖房用のＣ重油約１９，０００ｋｌを積んで上海からペトロパブロフスクへ航行中のロシア船籍の老朽タンカー「ナホトカ号」の破断事故が発生し、船体は浸水し、乗員はボートで避難するが、船長は行方不明となり、後日、福井県の海岸に漂着した事故があった。
【０００３】
上記船体は、水深約２，５００ｍの海底に沈没し、その船体から分離した船首部分は、強い北西の季節風にあおられて漂流し、対馬海岸を横断して越前加賀海岸国立公園内の福井県三国町安島沖に座礁した。そして、積み荷の重油は、約６，２４０ｋｌが流出し、海底に沈んだ船体の油タンクに残る重油約１２，５００ｋｌの一部は、その後も流出し続けている。
【０００４】
海上に流出した重油は、福井県をはじめ、日本海沿岸の多数の府県に及ぶ海岸に漂着して環境に大打撃を与えたが、この流出重油の一部は、多数の関係者やボランティアの働きによって回収されたことは記憶に新しい。
【０００５】
上記のような海難事故は、冬の極寒の風の強い時に発生することが多いが、この時期の流出重油の回収作業は過酷なものである。つまり、流出重油は、冷たい海面に浮上しながら長時間にわたって波浪に揉まれた結果、次第に硬度を増して３０万センチポイズ以上になり、それは柔らかいアスフアルトのように変質している。
【０００６】
従って、回収船の甲板から下ろした吸入ホースで真空吸引しようとしても吸入ホースが閉止され、簡単に吸引することができない。そこで、上記のように塊り状に変化している重油に高圧水を噴射して小塊に分離させ、これを船上から伸ばしたヒシャクで掬い上げて回収する方法も採用されたが、この作業には、柄の長さが３．５ｍ以上のヒシャクが必要であり、この柄の先に設けた汲取り部に重油を掬った重量は、手には１０ｋｇ以上に感じられる。
【０００７】
従って、ヒシャクの汲取り部を海面から船上まで持ち上げて船上のドラム缶に投入する作業は、体力を必要とし、体力のある若い人でも僅か１５分程度の作業が限度であったとのことである。この杓による汲取り作業は、海岸の岩場の足場の悪い場所で行なわれたが、一人の人の１日の作業で、せいぜいドラム缶１本分が限度の非能率さであったという。
【０００８】
このようなタンカーの油流出事故がしばしば発生することから、流出油の回収には、種々な装置や方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−８３５４号公報（第２〜３頁、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように、ポンプで吸引・圧送する方法では、重油などのように高粘度に変質する油は、簡単に真空吸引できないという本質的な問題がある。また、水中ポンプで油を吸い込む方法もあるが、水中ポンプ等の装置はかなりの重量があるので、波に追従し難く、水面の油よりも水ばかりを吸い易い。
【００１１】
更に、回収船の船上より海面に下ろした吸引ホースで海面に浮上している粘性の比較的小さい油膜を吸引する時は、波浪の動きにホース先を追従させて上下させる必要があるが、重量のあるホースを波の動きに追従させて操作することは大変な作業である。
【００１２】
従って、実際の作業では、ホースの先端が海水中に潜って多量の海水を吸引したり、あるいは先端が浮きあがって真空が途切れ、海面に浮き沈みしている油を効率的に吸引が困難である。
【００１３】
一方、ネットコンベアで流出油を回収する方法も提案されているが、無端形のネットコンベアがある程度の回動スピードを持っていれば、高粘度油の場合には、ネットの網目から油が垂れ落ちないが、低粘度油の場合には、ネットの網目から油が垂れ落ちるため、回収できないという問題があった。
【００１４】
本発明は、竜巻の原理に着目し、高速ジェット気流の周囲に発生する負圧を利用して水面上に浮遊している油を高濃度で吸引、回収する真空吸引油回収システムを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するため、本発明の真空吸引油回収システムは、次のように構成されている。
【００１６】
（１） 水面に浮遊している油を真空吸引して回収する真空吸引油回収システムであって、真空吸引装置によって空気吸引管、サイクロン式気液分離器、油吸引管及び吸引口を介して空気を吸引し、前記吸引口より吸引された空気の高速ジェット気流に乗せて水面の浮遊油を吸引するようにしたことを特徴とする真空吸引油回収システムである。
【００１７】
（２） 前記油吸引管を略鉛直に立ち上げて吸引された油のプラグ流の発生を防止するとともに、前記油吸引管内に水を積極的に注入して管内を移動中の油の潤滑剤として使用するようにしたことを特徴とする（１）記載の真空吸引油回収システムである。
【００１８】
（３） 前記吸引口に浮体（フロート）を設け、前記吸引口を波の上下運動に追随させるようにしたことを特徴とする（１）記載の真空吸引油回収システムである。
【００１９】
（４） 前記油吸引管の上端にサイクロン式気液分離器を接続し、該サイクロン式気液分離器によって油吸引管で吸引した空気と油水とを分離し、分離後の空気を大気中に放出する一方、分離後の油水を油水分離装置に送出するようにしたことを特徴とする（１）又は（２）記載の真空吸引油回収システムである。
【００２０】
（５） 前記油水粗分離装置は、その本体内に静置・重力分離方式の分離素子を備えており、該分離素子は、多段に配した複数の水平板と、その前後に配した整流板により構成されていることを特徴とする（４）記載の真空吸引油回収システムである。
【００２１】
（６） 前記水平板を、ポリプロピレンやポリエチレン板等の合成樹脂板、あるいは合成樹脂コート等で表面処理した金属板により構成してなる（５）記載の真空吸引油回収システムである。
【００２２】
（７） 前記吸引口の進行方向前方に、斜め下方に向けて湾曲した波返し部を有する波高制限板を設け、該波高制限板により、短周期の三角波を消去するようにしたことを特徴とする（５）記載の真空吸引油回収システムである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２４】
図１に示すように、油回収船５０は、本発明の真空吸引油回収システムに適用する真空吸引油回収装置４８を搭載している。この真空吸引油回収装置４８は、図３に示すように、主として、油吸引管２、サイクロン式気液分離器３、空気吸引管４、真空吸引装置５、油水粗分離装置６、分離油排出管（排油管）７、排水ポンプ８、排油ポンプ１０、貯油タンク１１、注水管１２及び１３から構成されている。
【００２５】
高速気流による吸引では、移送管、つまり、油吸引管２が水平の場合、管長が長くなると、管路の中に多数のプラグ（油の塊による管路閉塞）が発生して圧力損失が急激に上昇し、やがて油の移送が不可能になるため、本発明では、上記油吸引管２を、図２及び図３に示すように、ほぼ垂直に立ち上げてプラグの発生を防止するようにしている。
【００２６】
また、油吸引管２の先端部に取り付けられているラッパ状の吸引口１は、図３に示すように、油吸収管２の先端屈曲部に設けた可撓部１７と、吸引口１の下部に取り付けた中空円筒形の浮体（フロート）１８によって波の上下運動に追随する所謂「波乗り機構」となっている。
【００２７】
実験によると、油吸引口１が、常に油の中に埋没しているより、間欠的に油の中に浸かる方が油回収力が多くなることが分かっている。これは、油を吸引し、次に、空気を吸引して吹き飛ばすことにより、平均輸送量を高めることができるためである。図４は、周期的に空気を吸引させる機構である。空気吸引管２５の開口部に摺動蓋２６があり、この摺動蓋２６を油圧シリンダー２７にて周期的に開閉するようになっている。
【００２８】
図２に示すように、油吸引口１は、フロート１８で支持され、スイベル３２が回転中心になって波に追従するようになっている。油回収しないときには、油圧シリンダ３３により油吸引口１を海面よりはね上げておくことができる。
【００２９】
上記の油吸引管２の上端は、図３に示すように、サイクロン式気液分離器３に接続されている。このサイクロン式気液分離器３は、図５（ａ）に示すように、円筒形をしており、油吸引管２は、円筒形のサイクロン本体１４の接線方向に接続されている。
【００３０】
従って、真空吸引装置５により、空気吸引管４、サイクロン式気液分離器３、油吸引管２及び吸引口１を介して空気ｄを吸引すると、油吸引管２及び吸引口１内が負圧になり、図６に示すように、高速ジェット気流ｊによって水面の浮遊油ａが吸引される。
【００３１】
この油水ｂは、図５（ｂ）に示すように、サイクロン式気液分離器３の中で遠心力により円筒形のサイクロン本体１４の内周面に押し付けられ、その下部に降下する。一方、空気ｄは、密度が小さいため、サイクロン本体１４の中心部にある空気吸引管４を通って大気中に排気される。垂直な油吸引管２内では、実験的にプラグが発生しないので、海面に浮遊している高粘度の浮遊油ａは、サイクロン式気液分離器３に回収される。
【００３２】
このサイクロン式気液分離器３に回収された油水ｂは、図３に示すように、排水ポンプ８および排油ポンプ１０により油水粗分離装置６を介して吸引される。そして、油水粗分離装置６を通過する間に油水ｂは、油ａ’と水ｗとに粗分離される。
【００３３】
分離水ｗは、その一部が排水管９の先端に取り付けた放水ノズル１５から集油や、浮遊油ａを小さな塊に破砕するために海面へ向けて放水される（図２及び図３参照）。残りの分離水ｗは、図３に示すように、注水管１２から油吸引管２内に供給され、管内輸送する吸引油の潤滑剤としてリサイクル利用される。
【００３４】
油水粗分離装置６で粗分離された分離油ａ’は、分離油排出管７から貯油タンク１１に移送される。高粘度油では、排油管７を通過する摩擦抵抗が高くなるので、図３及び図９に示すように、注水管１３から排油管７内に５〜１０％の水ｗを添加する。このように、注水管１３から排油管７内に水ｗを添加すると、この水ｗが潤滑剤として作用して摩擦抵抗が非常に小さくなり、分離油ａ’をスムーズに移送することができる。
【００３５】
注水管１３から排油管７内に注入される注水量が５％に満たないと、注水による潤滑効果が得られないし、注水量が１０％を超えると、その分、貯油タンク１１内の貯油量が少なくなり、逆効果になる。
【００３６】
上記油水粗分離装置６は、重力分離方式であり、本体１６内に静置・重力分離方式の分離素子（分離ユニット）３５を備えている。この分離素子３５は、図７のように、多段に配した複数の水平板（分離促進板）２４と、その前後に配した整流板２２により構成されている。この水平板２４は、移動中に浮上する油滴を付着させて捕集できるポリプロピレンやポリエチレン板等の合成樹脂板、或いは合成樹脂コート等で表面処理した金属板が用いられている。上記整流板２２は、多数の孔２３を有している（図８参照）。
【００３７】
図７に示すように、サイクロン式気液分離器３の下端出口２１から油水粗分離装置６の本体１６内に導入された油水混合液ｂは、同本体１６内を通過する間に油粒子ａ’が浮上し、水ｗは、分離素子３５の水平板２４の間を通過して下方の排水口２０から排水される。その際、油の微粒子ａ”は、分離素子３５の水平板２４の下面に付着して水ｗから分離される。上部に浮上した油ａ’は、排油口１９から排油管７を経て排油ポンプ１０により吸引排出される。
【００３８】
また、上記本体１６の上層位置には、油水境界面センサー３７が設けられ、油水混合体ｂより分離された油の状態が、常時、検査され、その信号は、適当な場所、例えば、油水粗分離装置本体１６に設けたメーター（図示せず）に表示され、作業者がこれを時々監視しながら真空吸引装置５を調整できるようになっている。また、油水境界面センサー３７の信号によって排水ポンプ８と排油ポンプ１０の回転数を電気的に制御することによって油水粗分離装置６の自動運転が可能になる。尚、３８、３９及び４０は、バルブである。
【００３９】
図１に示すように、上記油回収船５０は、双胴船であり、二つの胴体５１の間にオイルフェンス２８を張り、海面の漂流油ａを集めて、その中で油ａを回収する方式を採用している。この方が単胴船より効率が良い。双胴船形の油回収船５０の波を沈静化するには、図１０に示すような波高制限板４４が効果的である。
【００４０】
尚、４６は、ごみ除去格子である。
【００４１】
この波高制限板４４は、鋼、或いは、アルミニュームなどの剛性の高い部分２９にゴムなどの柔軟な部分３０から構成される。この波高制限板４４により、短周期の三角波Ｃを消去しておくと、長周期の波に対しては、フロート１８の波乗り性能により油吸引口１を海面の動きに容易に追従させることができる。尚、３１は、波返し部、Ａは、油回収船５０の前進方向を示している。
【００４２】
また、油吸引口１の形状は、特定の形状に限定されるものでなく、図１１（ ａ）に示すような垂直管１ａ、同図（ｂ）に示すようなＬ形管１ｂ、同図（ｃ）に示すように、絞り部４１にスリット４２を持つＵ字管１ｃ、同図（ｄ）のスリット４２付き管１ｄなど各種のものが考えられる。
【００４３】
また、フロート１８の形状は、波乗り性が良く、しかも、油の流れを妨げない形状が良く、図１２乃至図１５のように各種のものが考えられる。例えば、図１２のフロート１８は、円板形に形成され、かつ、車の両輪のように吸引口１の両側に設けられている。また、図１３のフロート１８は、偏平体形に形成され、かつ、車の前輪のように縦軸５２を中心にして回動可能に設けられている。また、図１４のフロート１８は、偏平体形に形成され、かつ、三角枠（平面視）５３の三方に設けられている。更に、図１５のフロート１８は、円筒形に形成され、かつ、コ字形枠（平面視）５４の四隅に設けられている。尚、図１２（ｂ）乃至図１５（ｂ）中、ｉは波形形状を示している。
【００４４】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、水面に浮遊している油を真空吸引して回収する真空吸引油回収システムであって、真空吸引装置によって空気吸引管、サイクロン式気液分離器、油吸引管及び吸引口を介して空気を吸引し、前記吸引口より吸引された空気の高速ジェット気流に乗せて水面の浮遊油を吸引するようにしたことを特徴とする真空吸引油回収システムである。
【００４５】
従って、例えば、冬季の冷たい海水に揉まれて硬度が増した油塊や低粘度油でも、吸引口より吸引された空気の高速ジェット気流に乗せて効率的に吸引することができる。
【００４６】
特に、前記油吸引管を略鉛直に立ち上げて吸引された油のプラグ流の発生を防止するとともに、前記油吸引管内に水を積極的に注入して管内を移動中の油の潤滑剤として使用するようにしたので、油吸引管が目詰まりすることなく、効率的に回収することができる。
【００４７】
また、本発明は、前記吸引口に浮体（フロート）を設け、前記吸引口を波の上下運動に追随させるようにしたので、波浪により大きく上下する海面に浮上する流出油でも波浪の状態に関係なく、効率的に回収することができる。
【００４８】
また、本発明は、前記油吸引管の上端にサイクロン式気液分離器を接続し、該サイクロン式気液分離器によって油吸引管で吸引した空気と油水とを分離し、分離後の空気を大気中に放出する一方、分離後の油水を油水分離装置に送出するようにしたので、最終的に油水の分離のみを行うことができる。
【００４９】
また、本発明の前記油水粗分離装置は、その本体内に静置・重力分離方式の分離素子を備えており、該分離素子は、多段に配した複数の水平板と、その前後に配した整流板により構成されているので、油と水の比重差を利用して油と水とを簡単に分離することができる。
【００５０】
また、本発明は、前記吸引口の進行方向前方に、斜め下方に向けて湾曲した波返し部を有する波高制限板を設け、該波高制限板により、短周期の三角波を消去するようにしたので、吸引口が波の荒い三角波に翻弄されることがなくなり、水面の浮遊油を効率的に吸引できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の真空吸引油回収システムに適用した油回収船の平面図、（ｂ）同油回収船の側面図である。
【図２】同油回収船の腰部拡大斜視図である。
【図３】本発明の真空吸引油回収システムの構造図である。
【図４】油吸引管に設けた空気取入手段の説明図である。
【図５】（ａ）サイクロン式気液分離器の平面図、（ｂ）同サイクロン式気液分離器の側面図である。
【図６】油吸引管の作用説明図である。
【図７】油水粗分離装置の側面図である。
【図８】清流板の正面図である。
【図９】排油管の説明図である。
【図１０】波高制限板の側面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）各吸引口の側面図である。
【図１２】（ａ）フロートの他の実施形態を示す平面図、（ｂ）同フロートの作動図である。
【図１３】（ａ）フロートの他の実施形態を示す平面図、（ｂ）同フロートの作動図である。
【図１４】（ａ）フロートの他の実施形態を示す平面図、（ｂ）同フロートの作動図である。
【図１５】（ａ）フロートの他の実施形態を示す平面図、（ｂ）同フロートの作動図である。
【符号の説明】
ａ 水面に浮遊している油
ｄ 空気
ｊ 高速ジェット気流
１ 吸引口
２ 油吸引管
３ サイクロン式気液分離器
４ 空気吸引管
５ 真空吸引装置

Claims (7)

1. 水面に浮遊している油を真空吸引して回収する真空吸引油回収システムであって、真空吸引装置によって空気吸引管、サイクロン式気液分離器、油吸引管及び吸引口を介して空気を吸引し、前記吸引口より吸引された空気の高速ジェット気流に乗せて水面の浮遊油を吸引するようにしたことを特徴とする真空吸引油回収システム。
2. 前記油吸引管を略鉛直に立ち上げて吸引された油のプラグ流の発生を防止するとともに、前記油吸引管内に水を積極的に注入して管内を移動中の油の潤滑剤として使用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の真空吸引油回収システム。
3. 前記吸引口に浮体（フロート）を設け、前記吸引口を波の上下運動に追随させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の真空吸引油回収システム。
4. 前記油吸引管の上端にサイクロン式気液分離器を接続し、該サイクロン式気液分離器によって油吸引管で吸引した空気と油水とを分離し、分離後の空気を大気中に放出する一方、分離後の油水を油水分離装置に送出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空吸引油回収システム。
5. 前記油水粗分離装置は、その本体内に静置・重力分離方式の分離素子を備えており、該分離素子は、多段に配した複数の水平板と、その前後に配した整流板により構成されていることを特徴とする請求項４記載の真空吸引油回収システム。
6. 前記水平板を、ポリプロピレンやポリエチレン板等の合成樹脂板、あるいは合成樹脂コート等で表面処理した金属板により構成してなる請求項５記載の真空吸引油回収システム。
7. 前記吸引口の進行方向前方に、斜め下方に向けて湾曲した波返し部を有する波高制限板を設け、該波高制限板により、短周期の三角波を消去するようにしたことを特徴とする請求項５記載の真空吸引油回収システム。

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