JP2016118082A - 自走式油回収装置 - Google Patents

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史博 井原
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省治 藤中
稔 池田
Minoru Ikeda
稔 池田
忠男 水津
Tadao Minazu
忠男 水津
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Katsutoshi Hiromasa
勝利 広政
三剛 小林
Mitsutake Kobayashi
三剛 小林
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Abstract

【課題】浮上油を迅速かつ的確に回収できる自走式油回収装置を提供する。【解決手段】中空の円盤状の本体11と、本体11内に取り付けられた油水分離槽21と、浮上油を油水分離槽21に取り込むための吸油水取込手段22〜24と、油水分離槽21内の処理水を自走式油回収装置10外に排出するための処理水排出管27と、自走式油回収装置10を移動させるための装置移動手段31,32と、自走式油回収装置10の自走制御および油水回収制御を行うための制御部40と、本体内11に取り付けられたかつ外部から充電可能なバッテリを備える電源部51と、自走式油回収装置10の周囲の浮上油を検出するための浮上油検出用カメラ61とを具備する。制御部40は、浮上油検出用カメラ61からの画像信号に応じて移動方向を決定し、決定した移動方向に自走式油回収装置10が移動するように装置移動手段31,32を制御する。【選択図】図2

Description

本発明は、河川などへ流出して水面に浮いた浮上油を回収するのに好適な自走式油回収装置に関する。
従来、発変電所において油流出事故が発生して河川などへ油が流出した場合には、油の拡散をオイルフェンス(図4(a),(b)に示すオイルフェンス1参照)で防止するとともに、浮上油をオイルマットなどで吸収して回収している。
また、水力発電所の放水口(暗渠)内部で漏油が発生した場合には、安全上の観点から、作業員は水路および発電機のロック操作をしたのちに放水口内に入って浮上油を回収している。
さらに、発変電所に設置されている排水槽に溜まった水や油は、固定された排水ポンプや油水分離機を使用して回収している。
なお、本出願人は、下記の特許文献1において、噴射口から水を噴射して水面を不規則な方向に自走させることにより、河川などの広範囲において自走しながら吸着材で浮上油を回収するようにした水面浮遊油自走式回収装置を提案している。
また、下記の特許文献2には、フロートサクションとして遠隔制御型フロートサクションを用いることにより、広い浮上油回収タンク槽内に点在する油分の浮上場所へフロートサクションを迅速かつ正確に移動したのちに浮上油分を回収油分排水として迅速に回収できるようにした浮上油回収方法が開示されている。
特開2011−245427号公報 特開2001−003346号公報
しかしながら、上述した従来の油回収方法では、以下に示すような問題があった。
(1)浮上油を吸収したオイルマットを回収して処理するのに時間および労力を必要とする。
(2)水力発電所の水路および発電機のロックは手続や操作に時間がかかる。
(3)放水口内部は狭いため、作業性が悪かったり酸欠の恐れがあったりする。
(4)河川などへ流出した油の滞留時間が長くなるほど環境や生態系への影響が大きくなる。
上記の特許文献1で提案した水面浮遊油自走式回収装置は、噴射口から水を噴射して水面を不規則な方向に自走させるものであるため、浮上油を迅速かつ的確に回収するように方向制御を行うには難点があるという問題がある。
上記の特許文献2に開示された浮上油回収方法は、広い浮上油回収タンク槽内に点在する油分の浮上場所へ遠隔制御型フロートサクションを迅速かつ正確に移動するためには、作業員が遠隔制御型フロートサクションをリモコンにより遠隔操作しなければならないという問題がある。
本発明の目的は、浮上油を迅速かつ的確に回収することができる自走式油回収装置を提供することにある。
本発明の自走式油回収装置は、水面に浮かんだ浮上油を回収するための自走式油回収装置(10)であって、中空の円盤状の本体(11)と、該本体内に取り付けられた油水分離槽(21)と、前記浮上油と一緒に水を前記油水分離槽に取り込むための吸油水取込手段(22〜24)と、前記油水分離槽内の処理水を前記自走式油回収装置の外部に排出するための処理水排出管(27)と、前記自走式油回収装置を移動させるための装置移動手段(31,32)と、前記自走式油回収装置の自走制御および油水回収制御を行うための制御部(40)と、前記本体内に取り付けられた、かつ、外部から充電可能なバッテリを備える電源部(51)と、前記自走式油回収装置の周囲の前記浮上油を検出するための浮上油検出用カメラ(61)とを具備し、前記制御部が、前記浮上油検出用カメラからの画像信号に応じて前記自走式油回収装置の移動方向を決定し、該決定した移動方向に該自走式油回収装置が移動するように前記装置移動手段を制御することを特徴とする。
ここで、前記装置移動手段が、前記本体の中心部で直交するように該本体の底面部に取り付けられた第1および第2の吸排水管(31)と、前記第1の吸排水管の両端部にそれぞれ取り付けられた第1および第2の吸排水ポンプ(32)および前記第2の吸排水管の両端部にそれぞれ取り付けられた第3および第4の吸排水ポンプ(32)とを備え、前記本体の下部の外周部に、第1乃至第4の吸排水口(11a)が90°間隔で形成されており、前記第1の吸排水管の両端が、前記第1および第3の吸排水口に位置するようにされているとともに、前記第2の吸排水管の両端が、前記第2および第4の吸排水口に位置するようにされており、前記制御部が、前記決定した移動方向に前記自走式油回収装置が移動するように前記第1乃至第4の吸排水ポンプの吸水量および排水量を算出し、該算出した吸水量および排水量で該第1乃至第4の吸排水ポンプを駆動してもよい。
前記浮上油検出用カメラが、水面からの反射光のスペクトル分析により前記浮上油の検出を行うものであり、前記制御部が、前記反射光のスペクトルが最大の方向を前記自走式油回収装置の移動方向と決定してもよい。
前記吸油水取込手段が、上面が開口面とされた受皿(22a)および該受皿の外周に取り付けられたフロート(22b)をそれぞれ有するとともに吸油水ポンプ(24)が1個ずつ取り付けられた複数本の可撓性の吸油水管(23)を介して前記油水分離槽とそれぞれ連通された複数個の吸油水部(22)を備え、前記本体の上部の外周部に、前記複数個の吸油水部をそれぞれ収納するための複数個の吸油水部収納空間が所定の間隔で形成されており、前記自走式油回収装置が、前記複数個の吸油水部にそれぞれ取り付けられた、かつ、前記複数個の吸油水部収納空間に入り込んだ水に含まれる前記浮上油の濃度が所定の値以上になるとオイル検出信号をそれぞれ出力する複数個のオイルセンサ(25)をさらに具備し、前記制御部が、前記複数個のオイルセンサのうち少なくとも1個のオイルセンサから前記オイル検出信号が入力されると、前記吸油水ポンプを駆動して前記複数個の吸油水部から前記複数個の吸油水部収納空間に入り込んだ水を前記油水分離槽に取り込んでもよい。
本発明の自走式油回収装置は、以下に示す効果を奏する。
(1)浮上油を迅速かつ的確に回収することができるため、作業時間の短縮および作業労力の軽減を図ることができる。
(2)夜間および放水口内での浮上油の回収も容易に行うことができる。
(3)オイルマットなどの廃棄物を減少することができる。
(4)河川などへ流出した油の迅速かつ的確な回収ができるため、環境への影響および社会的影響を軽減することができる。
(5)オイルフェンスなどで仕切られた場所や貯水槽では、自走式油回収装置を連続運転させることにより、漏油監視および浮上油の迅速かつ的確な回収が可能となる。
本発明の一実施例による自走式油回収装置1の構成を示す図であり、(a)は上面図であり、(b)は正面図であり、(c)は底面図である。 図1に示した自走式油回収装置1の内部の構成を示す図であり、(a)は防塵ネット12を取り外した状態の上面図であり、(b)は本体11内を示す正面図であり、(c)は本体11の底面部に取り付けられた装置移動手段の構成を示す底面図である。 図2(a)に示した吸油水部22の構成および機能を説明するための図である。 図1に示した浮上油検出用カメラ61の撮影範囲および図1に示した自走式油回収装置10の移動の様子を示す図である。 図1に示した自走式油回収装置10を用いて河川に流出した油を回収する作業方法について説明するためのフローチャートである。
上記の目的を、浮上油検出用カメラからの画像信号に応じて移動方向を決定し、決定した移動方向に自走式油回収装置を移動させることにより実現した。
以下、本発明の自走式油回収装置の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による自走式油回収装置10は、図1(a)〜(c)および図2(a)〜(c)に示すように、本体11と、8個の防塵ネット12と、接続管13と、8個のセンサ・距離計14と、油水分離槽21と、8個の吸油水部22と、8本の吸油水管23と、8個の吸油水ポンプ24と、8個のオイルセンサ25と、排油水管26と、処理水排出管27と、逆止弁28と、槽内センサ29と、2本の吸排水管31と、4個の吸排水ポンプ32と、制御部40と、電源部51と、浮上油検出用カメラ61と、電源線62と、アンテナ63とを具備する。
本体11は、中空の円盤状の形状を有し、油水分離槽21が満タンの状態でも水面に浮かぶように構成されている。
本体11の上部の外周部には、吸油水部22を収納するための8個の吸油水部収納空間(本体11と防塵ネット12とで囲まれた空間)が45°間隔で形成されている(図2(a)参照)。
本体11の下部の外周部には、4個の吸排水口11aが90°間隔で形成されているとともに、本体11の底部の中央部には、処理水排出口11bが形成されている(図1(c)参照)。
8個の防塵ネット12は、吸油水部収納空間にゴミなどが入るのを防止するために、8個の吸油水部収納空間の開口面をそれぞれ塞ぐように本体11に取り付けられている(図1(a),(b)参照)。
接続管13は、排油水管26および電源線62を通すとともにアンテナ63を収納するためのものであり、下端部が本体11の上面の中央部に取り付けられている(図1(a),(b)参照)。
8個のセンサ・距離計14(赤外線センサおよびレーザ距離計など)は、障害物を避けながら自走式油回収装置10を移動させるためのものであり、本体11の隣接する吸油水部収納空間を仕切る仕切部に1個ずつ取り付けられている(図1(a),(b)参照)。
油水分離槽21は、自走式油回収装置10に取り込んだ水に含まれる浮上油を浮上分離させるための中空円柱状の簡易油水分離槽であり、本体11内に取り付けられている。
そのため、油水分離槽21の内部は、取り込んだ水が外周部から中央部に向かって渦巻状に貯まるように構成されている。
8個の吸油水部22は、浮上油と一緒に水を油水分離槽21に取り込むためのものであり、図2(b)に示すように8個の吸油水ポンプ24が1個ずつ取り付けられた8本の可撓性の吸油水管23を介して油水分離槽21と連通されている。
吸油水部22は、図3(a)〜(d)に示すように、上面が開口面とされた受皿22aと、受皿22aの外周に取り付けられたフロート22bとを備え、本体11の吸油水部収納空間に入り込んだ水の水面の高さに応じて上下するように構成されている。
8個の吸油水部22には、本体11の各吸油水部収納空間に入り込んだ水に含まれる浮上油の濃度が所定の値以上になるとハイレベルのオイル検出信号を出力する8個のオイルセンサ25がそれぞれ取り付けられている。
排油水管26は、油水分離槽21によって分離された浮上油を自走式油回収装置10から回収するためのものであり、図2(b)に示すように下端が油水分離槽21の中央部の底面よりも若干上に位置するとともに上端が接続管13の上端面上に位置するように取り付けられている。
処理水排出管27は、油水分離槽21によって浮上油が分離された水(以下、「処理水」と称する。)を自走式油回収装置10の外部に排出するためのものであり、図2(b)に示すように油水分離槽21内と本体11の処理水排出口11bとを連通するように取り付けられている。
処理水排出管27には、河川などの水が油水分離槽21に処理水排出管27を介して入り込むのを防止するための逆止弁28が取り付けられている。
槽内センサ29は、油水分離槽21の中心部付近に取り付けられており、油水分離槽21内の水位を監視するための水位計および油水分離槽21の浮上油の濃度を検出するためのオイルセンサなどを備え、油水分離槽21内の水位が所定の値以上になったり油水分離槽21の浮上油の濃度が所定の値以上になったりするとハイレベルの回収指示信号を出力する。
2本の吸排水管31および4個の吸排水ポンプ32は、自走式油回収装置10を0°〜360°の任意の角度の方向に移動させるためのものであり、図2(c)に示すように本体11の中心部で直交するように本体11の底面部に取り付けられている。
吸排水管31の両端は、図1(c)に示すように、本体11の吸排水口11aに位置するようにされている。また、吸排水ポンプ32は、吸排水兼用のものであり、吸排水管31の両端部に1個ずつ取り付けられている。
これにより、1本の吸排水管31の両端部に取り付けられた2個の吸排水ポンプ32の一方によって吸水するとともに他方によって排水することにより、自走式油回収装置10を吸排水管31の管軸方向に沿って移動させることができる。また、各吸排水管31の両端部に取り付けられた一対の吸排水ポンプ32の吸排水量を変えて同時駆動することにより、自走式油回収装置10を0°〜360°の任意の角度の方向に移動させることができる。
制御部40は、自走式油回収装置10の自走制御および油水回収制御を行うためのものであり、図2(b)に示すように自走式油回収装置10の油水分離槽21の上方に取り付けられている。
なお、制御部40の機能については後述する。
電源部51は、8個のセンサ・距離計14、8個の吸油水ポンプ24、8個のオイルセンサ25、槽内センサ29、4個の吸排水ポンプ32、制御部40および浮上油検出用カメラ61に給電するためのものであり、図2(b)に示すように自走式油回収装置10の油水分離槽21の下方に取り付けられている。
電源部51は、電源線62を介して外部から充電可能なバッテリを備える。
浮上油検出用カメラ61は、自走式油回収装置10の周囲の浮上油を検出するためのものであり、図1(a)に示すように接続管13の上端部に取り付けられている。
浮上油検出用カメラ61は、たとえば、水からの反射光のスペクトルと浮上油からの反射光のスペクトルとの違いを利用して水面からの反射光のスペクトル分析により浮上油の検出を行うものであり、図4(a)に破線で示す撮影範囲を撮影可能なものである。
浮上油検出用カメラ61は、照度不足の場合に対応するために、全撮影範囲をカバーできる照射角を有するストロボを備える。
アンテナ63は、自走式油回収装置10の位置情報および自走式油回収装置10の遠隔操作などを行うためのものであり、自走式油回収装置10の位置を検出するためのGPSアンテナと、外部と制御部40との間の無線通信を行うための通信用アンテナとを備える。
次に、自走式油回収装置10を用いて河川に流出した油を回収する作業方法を図5に示すフローチャートを参照して説明しながら、制御部40の機能について説明する。
作業員は、図4(a)に示すようにオイルフェンス1を設置して油の拡散を防止したのち、自走式油回収装置10を河川に入れて浮かばせたのち、無線で動作開始信号および自動操作信号を自走式油回収装置10に送信する。
制御部40は、アンテナ63(通信用アンテナ)を介して動作開始信号および自動操作信号を受信すると、4個の吸排水ポンプ32のうちの一対の吸排水ポンプ32を駆動して自走式油回収装置10をこの一対の吸排水ポンプ32が取り付けられた吸排水管31の菅軸方向に移動させるとともに、浮上油検出用カメラ61を起動させて浮上油検出用カメラ61からの画像信号に基づいて水面からの反射光のスペクトル分析を行う(ステップS11,S12)。
自走式油回収装置10を移動させている間、制御部40は、8個のセンサ・距離計14からの出力信号を監視して、移動方向に障害物があると、移動方向を変えて障害物を避けながら自走式油回収装置10を移動させる。
ステップS12において浮上油が検出されないと、制御部40は、自走式油回収装置10をそのまま移動させる(ステップS13)。
一方、ステップS12において浮上油が検出されると、制御部40は、反射光のスペクトルが最大の方向を自走式油回収装置10の移動方向と決定して、決定した移動方向に自走式油回収装置10が移動するように4個の吸排水ポンプ32の吸水量および排水量を算出して、算出した吸水量および排水量で4個の吸排水ポンプ32を駆動する(ステップS14)。
図4(b)に、一例として、自走式油回収装置10が同図図示左上方向に移動する様子を示す。
また、制御部40は、8個のオイルセンサ25からハイレベルの出力信号が入力されるか否かを調べる(ステップS15)。
その結果、8個のオイルセンサ25のいずれからもハイレベルの出力信号が入力されないと、ステップS12からの動作を繰り返す。
一方、8個のオイルセンサ25のうちの少なくとも1個のオイルセンサ25からハイレベルの出力信号が入力されると、4個の吸排水ポンプ32をすべて停止させて自走式油回収装置10をその場所に留まらせたのち、8個の吸油水ポンプ24を駆動して浮上油の回収を行う(ステップS16)。
浮上油の回収を行っている間、制御部40は、8個のオイルセンサ25のいずれからもハイレベルの出力信号が入力されなくなるまで、槽内センサ29の出力信号を監視して油水分離槽21が満タンか否かを調べるとともに、電源部51のバッテリの残量を監視してバッテリの残量が充分であるか否かを調べる(ステップS17,S18)。
8個のオイルセンサ25のいずれからもハイレベルの出力信号が入力されなくなると、制御部40は、8個のオイルセンサ25のうち最後までハイレベルの出力信号を入力してきていたオイルセンサ25の方向を「仮移動方向」としてメモリに記憶させたのち、浮上油検出用カメラ61を起動させて浮上油検出用カメラ61からの画像信号に基づいて水面からの反射光のスペクトル分析を行う(ステップS19,S20)。
その結果、浮上油が検出されないと、制御部40は、メモリに記憶させた仮移動方向に自走式油回収装置10が移動するように4個の吸排水ポンプ32の吸水量および排水量を算出して、算出した吸水量および排水量で4個の吸排水ポンプ32を駆動したのち(ステップS21)、ステップS15からの動作を繰り返す。
一方、浮上油が検出されると、制御部40は、反射光のスペクトルが最大の方向を自走式油回収装置10の移動方向と決定して、決定した移動方向に自走式油回収装置10が移動するように4個の吸排水ポンプ32の吸水量および排水量を算出して、算出した吸水量および排水量で4個の吸排水ポンプ32を駆動したのち(ステップS22)、ステップS15からの動作を繰り返す。
ステップS17において「油水分離槽21が満タンになった」および/または「電源部51のバッテリの残量が少なくなった」と判定すると、制御部40は、アンテナ63のGPSアンテナから入力されるGPSデータに基づいて自走式油回収装置10の現在位置(以下、「油回収位置」と称する。)をメモリに記憶させたのち、GPSデータに基づいて親機(川岸に設置されている。)への帰還方向を求めて、求めた帰還方向に自走式油回収装置10が移動するように4個の吸排水ポンプ32の吸水量および排水量を算出して、算出した吸水量および排水量で4個の吸排水ポンプ32を駆動する(ステップS23)。
自走式油回収装置10が親機に帰還すると、制御部40は、4個の吸排水ポンプ32をすべて停止させる。
その後、作業員は、接続管13内の排油水管26を親機の油水分離機に接続して油水分離槽21内の浮上油を回収するとともに、接続管13内の電源線62を親機の充電装置に接続して電源部51のバッテリを充電させる(ステップS24)。
油水分離槽21内の浮上油の回収および電源部51のバッテリの充電が完了すると、作業員は、無線で動作再開信号を自走式油回収装置10に送信する。
制御部40は、動作再開信号を受信すると、メモリに記憶させた油回収位置に自走式油回収装置10が移動するように4個の吸排水ポンプ32の吸水量および排水量を算出して、算出した吸水量および排水量で4個の吸排水ポンプ32を駆動したのち(ステップS25)、ステップS15からの動作を繰り返す。
これにより、効率よく浮上油の回収を行うことができる。
なお、制御部40は、ステップS11において手動動作開始信号を無線で受信すると、自走式油回収装置10は遠隔操作により所定の位置まで移動させられるため、油回収開始信号が無線で送信されてくるのを待って、油回収開始信号を受信するとステップS16からの動作を行う。
以上では、1個の自走式油回収装置10を用いて浮上油を回収したが、複数個の自走式油回収装置10を用いて浮上油を回収してもよい。
この場合には、自走式油回収装置10同士での通信機能を制御部40に追加することにより、水力発電所の放水口内部などGPSが機能しない場所でも、複数個の自走式油回収装置10がその位置情報を交信し合って浮上油を回収させてもよい。
1 オイルフェンス
10 自走式油回収装置
11 本体
11a 吸排水口
11b 処理水排出口
12 防塵ネット
13 接続管
14 センサ・距離計
21 油水分離槽
22 吸油水部
22a 受皿
22b フロート
23 吸油水管
24 吸油水ポンプ
25 オイルセンサ
26 排油水管
27 処理水排出管
28 逆止弁
29 槽内センサ
31 吸排水管
32 吸排水ポンプ
40 制御部
51 電源部
61 浮上油検出用カメラ
62 電源線
63 アンテナ
S11〜S25 ステップ

Claims (4)

  1. 水面に浮かんだ浮上油を回収するための自走式油回収装置(10)であって、
    中空の円盤状の本体(11)と、
    該本体内に取り付けられた油水分離槽(21)と、
    前記浮上油と一緒に水を前記油水分離槽に取り込むための吸油水取込手段(22〜24)と、
    前記油水分離槽内の処理水を前記自走式油回収装置の外部に排出するための処理水排出管(27)と、
    前記自走式油回収装置を移動させるための装置移動手段(31,32)と、
    前記自走式油回収装置の自走制御および油水回収制御を行うための制御部(40)と、
    前記本体内に取り付けられた、かつ、外部から充電可能なバッテリを備える電源部(51)と、
    前記自走式油回収装置の周囲の前記浮上油を検出するための浮上油検出用カメラ(61)とを具備し、
    前記制御部が、前記浮上油検出用カメラからの画像信号に応じて前記自走式油回収装置の移動方向を決定し、該決定した移動方向に該自走式油回収装置が移動するように前記装置移動手段を制御する、
    ことを特徴とする、自走式油回収装置。
  2. 前記装置移動手段が、
    前記本体の中心部で直交するように該本体の底面部に取り付けられた第1および第2の吸排水管(31)と、
    前記第1の吸排水管の両端部にそれぞれ取り付けられた第1および第2の吸排水ポンプ(32)および前記第2の吸排水管の両端部にそれぞれ取り付けられた第3および第4の吸排水ポンプ(32)とを備え、
    前記本体の下部の外周部に、第1乃至第4の吸排水口(11a)が90°間隔で形成されており、
    前記第1の吸排水管の両端が、前記第1および第3の吸排水口に位置するようにされているとともに、前記第2の吸排水管の両端が、前記第2および第4の吸排水口に位置するようにされており、
    前記制御部が、前記決定した移動方向に前記自走式油回収装置が移動するように前記第1乃至第4の吸排水ポンプの吸水量および排水量を算出し、該算出した吸水量および排水量で該第1乃至第4の吸排水ポンプを駆動する、
    ことを特徴とする、請求項1記載の自走式油回収装置。
  3. 前記浮上油検出用カメラが、水面からの反射光のスペクトル分析により前記浮上油の検出を行うものであり、
    前記制御部が、前記反射光のスペクトルが最大の方向を前記自走式油回収装置の移動方向と決定する、
    ことを特徴とする、請求項2記載の自走式油回収装置。
  4. 前記吸油水取込手段が、上面が開口面とされた受皿(22a)および該受皿の外周に取り付けられたフロート(22b)をそれぞれ有するとともに吸油水ポンプ(24)が1個ずつ取り付けられた複数本の可撓性の吸油水管(23)を介して前記油水分離槽とそれぞれ連通された複数個の吸油水部(22)を備え、
    前記本体の上部の外周部に、前記複数個の吸油水部をそれぞれ収納するための複数個の吸油水部収納空間が所定の間隔で形成されており、
    前記自走式油回収装置が、前記複数個の吸油水部にそれぞれ取り付けられた、かつ、前記複数個の吸油水部収納空間に入り込んだ水に含まれる前記浮上油の濃度が所定の値以上になるとオイル検出信号をそれぞれ出力する複数個のオイルセンサ(25)をさらに具備し、
    前記制御部が、前記複数個のオイルセンサのうち少なくとも1個のオイルセンサから前記オイル検出信号が入力されると、前記吸油水ポンプを駆動して前記複数個の吸油水部から前記複数個の吸油水部収納空間に入り込んだ水を前記油水分離槽に取り込む、
    ことを特徴とする、請求項1乃至3いずれかに記載の自走式油回収装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109653180A (zh) * 2019-01-24 2019-04-19 四川东方水利装备工程股份有限公司 水面漂浮物自动清漂船
JP2019195759A (ja) * 2018-05-09 2019-11-14 住友重機械工業株式会社 スカム処理ロボット
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