JP2018199949A - 浮遊物捕集船 - Google Patents

Abstract

【課題】漂流浮遊物を貫流ポンプにより取り込んだ後、ポンプ吐出側流路に接続した浮遊物分離タンクにおいて、水との比重差により、多様な浮遊物を効率よく捕集する浮遊物捕集船を提供する。【解決手段】本発明の浮遊物分離タンク内構造は、浮遊物の捕集方法により、単室の浮遊物タンク８８，８９又は二室の浮遊物タンク９０の構成からなり、各タンク内の流れを制御するために、第１ガイド〜第４ガイドと第１整流板〜第４整流板をそれぞれのタンク形状に合わせて設置することにより、浮遊物を浮上させやすくして、浮遊物を水面側で効率よく捕集することが出来る。また、浮遊物分離タンクをコンパクト化できる。【選択図】 図１

Description

本発明は水面に浮かぶ流出油やアオコ・スカムおよびゴミなどの浮遊物を、吸引ポンプを組込んだ浮遊物捕集装置により取り込み、浮遊物分離タンクで多様な漂流浮遊物を分離捕集する装置に関する。

従来は、海洋において、流出油事故が発生した場合、オイルフェンスを張り、油吸着材で捕集するか油処理剤などで分散・分解する方法がある。流出油の処理装置としては、双胴船の双胴間に下端が水面下に没する回転翼車（水車）を設け、ゲル化剤との混合攪拌による油物質のゲル化を促進し、捕集するもの（特許文献１）もあるが、装置が大掛かりで、小回りもきかず、捕集しても、再利用は難しい。また、バキュ−ムポンプを吸引力として利用した浮遊物を捕集する方法として、特許文献２があるが、ポンプへの吸込み流れが不安定で浮遊物をスムーズに取り込み難いなどの問題がある。また、特許文献３では、浮遊物分離タンク内において、多様な浮遊物の種類や性状により、捕集し難い浮遊物も存在することが問題となる。

特開昭５９−１５６８９０号公報 特開平４−２６６５８８号公報 特開２０１４−０１５７９３号公報

浮遊物捕集船による浮遊物捕集技術の向上のためには、水面に漂流する浮遊物を取り込む取水路の水面近傍の流れを制御して、浮遊物を含む流れを吸引ポンプにより取り込み、ポンプ吐出し側流路に接続した浮遊物分離タンクにおいて、多様な漂流浮遊物を、効率よく分離して捕集する技術を必要とする。

図６に、漂流浮遊物を取り込む貫流ポンプ５０を組込んだ従来の浮遊物捕集船の形態を示す。浮遊物捕集船は、取水口から浮遊物分離タンクまでの流路幅が略一定である導入路の途中に、円筒状で多翼の羽根車を有する貫流ポンプを流路幅方向にわたって設置し、該貫流ポンプの吐出し側の導入路に浮遊物分離タンクを接続した構成である。
図７は、図６のポンプ付近の吸込側導入路６４の構造と浮遊物分離タンク９２の一部を拡大して示す。（a）は平面図、（ｂ）は断面図である。貫流ポンプ５０の本体は、基本的には円筒状の多翼の羽根車７を収容したポンプケ−シング３０と流れを制御する舌部８から構成され、羽根車回転軸２によって駆動用モ−タ１２に接続されている。

ポンプ部における流れは、図７（ｂ）のポンプ断面図に示すように吸込み側９から吐出し側１０に向って２回、羽根６を通過して吐出口へ向かう。貫流ポンプの吐出し流れは、乱れの少ない幅広の二次元的な流れを有し、ポンプ吐出側の導入路６５に接続した浮遊物分離タンク９２に送られる。

浮遊物分離タンク９２内では、漂流浮遊物を水との比重差を利用して浮遊物を捕集するが、従来は浮遊物分離タンク９２において、多様な浮遊物の種類や性状により、浮遊物が浮上し難く、浮遊物分離タンクをコンパクト化出来ない問題があった。

本発明は、このような従来の浮遊物分離タンクの構造上の問題点を解決することを目的としたものである。

従来は、図７（ｂ）に示すように浮遊物分離タンク９２の流入口部に、水平方向導入ガイド６８が設置されている。これによれば、タンク内へ流入する流れ方向が、水平方向となるため、浮遊物は浮上し難くなる。このため、浮遊物を浮上させるためにタンクの長さを大きくする必要がある。また、水平方向の流れでは、タンク内の反転を伴う複雑な流れを制御出来ず、タンク内の全体的流れが不安定となる。

請求項１に記載の発明は、浮遊物捕集船において、多様な浮遊物を効率よく捕集するための新規の浮遊物分離タンクを提供するものである。
浮遊物分離タンクの内部構造は、該タンクの底面側開口部から船体の底面側外部に通じる船底側流出開放口を設けた構造である。
浮遊物分離タンク内では、水との比重差により、浮遊物をタンクの水面側で捕集し、タンク内の余分の水は、船底側流出開放口より、自然流出させて、タンク内と船外との水位のバランスが保たれるようにし、連続して浮遊物の捕集作業ができるようにしている。

浮遊物を浮上しやすくするためには、上向きの流れに加えて、旋回成分のない、整流された流れを必要とする。乱れのない安定した上向きの流れは、浮遊物の浮上を助長させることによる。また、旋回成分のある流れでは、一旦浮上しても、再び水面下に潜り込むことになる。

本発明では、従来と異なり浮遊物分離タンクの流入口部に、上向きに傾斜させた第１ガイドと流れを整流する第１整流板を設置し、タンク内へ流入した流れを、整流された上向き方向の流れにして、浮遊物を浮上しやすくし、比重差を利用して、比重が１より小さい浮遊物（油など）を水面側に集めるようにしている。
浮遊物分離タンク後面の下側部には、該タンク前面側に向けて上向きに湾曲させた平板曲面からなる第２ガイドと流れを整流する第２整流板を設置している。第２ガイドは、タンク流入口から、浮遊物を水面側に浮上させながら、タンク後面側へ向かう水面近傍の流れを、タンク後面側の水面下で下向きにUターンさせて、タンク前面側へ向かわせ、船底側流出開放口より、自然流出させる。第２整流板はタンク内の複雑な流れを整流して、安定した流れにする。
第１ガイドには第１整流板、第２ガイドには第２整流板を、それぞれ１枚又は、複数枚の整流板を設置している。

浮遊物分離タンク内に、第１ガイドと第１整流板、並びに第２ガイドと第２整流板を設置することにより、浮遊物を水面側で効率よく捕集できること、また、タンク内の複雑な流れを無理なく制御できることにより、浮遊物分離タンクを従来より、大幅にコンパクト化できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浮遊物捕集船において、前記浮遊物分離タンクの船底側流出解放口を、該タンクの後壁側流出口から船尾の底面側外部に通じる船尾側流出解放口に変更し、前記浮遊物分離タンクの前壁底部のコーナーに沿って、湾曲させた平面曲板からなる第３ガイドを設置したものである。これにより、浮遊物を分離した後の水面近傍のタンク後面側へ向かう流れが、水面下で、第２ガイドから第３ガイドへと方向転換されて、タンク底面に沿って船尾側流出開放口へ向かう安定した流れにすることが出来る。
さらに、第３ガイドに、１枚又は複数枚の第３整流板を設置することにより、流れを乱れのない整流された流れにして、タンク内の流れを安定化させる。

請求項３に記載の発明の浮遊物分離タンク内構造は、請求項２に記載の浮遊物捕集船における、前記浮遊物分離タンクの内部構造を、仕切板により、上流側を第１チャンバー、下流側を第２チャンバーの二室に分け、前記仕切板の下端とタンク底面との間に開口部を有する連通構造にし、前記第２チャンバーの後壁側流出口から船尾側外部に通じる船尾側開放口を設けた構成である。
第２チャンバーの流入口底面部には、上向きに傾斜した第４ガイドを設け、該第４ガイドに、１枚又は、複数枚の第４整流板を設置している。

比重が１に近いものや微小な浮遊物など、すぐには水面側に浮上できないなど、第１チャンバーで捕集できなかった浮遊物は、該第２ガイドの下を通り、連通した前記仕切板下の開口部を通って第２チャンバーへ流入する。

第２チャンバーへ流入した流れは、第４整流板付き第４ガイドにより、底面側から水面側に向かう整流された安定した流れとなり、浮遊物が水面に浮上しやすくなる。該仕切板下の開口部を通って第２チャンバーへ流入する流れは、速度も遅く安定した流れなので、比重が１に近い浮遊物も水面側に浮上しやすいので、第１チャンバーで捕集できなかった浮遊物も捕集可能となる。

浮遊物分離タンク内を上記のように、二室の構造にすることにより、第１チャンバーでは、比重の小さい流出油などを再利用できる状態で効率よく回収可能となる。第２チャンバーでは、比重が１に近い多様な浮遊物や最近海洋で問題となっているプラスチック粒子も捕集できる機能を有する。

本発明は、浮遊物分離タンク内に整流板付きガイドを設置し、タンク内の複雑な流れを制御して、整流された安定した流れにして、浮遊物を浮上させやすくする。これにより、浮遊物を効率よく捕集できることから、タンクをコンパクト化できる。

図１は、本発明の浮遊物捕集船の装置の全体構成を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である（実施例１）。 図２は、図１の浮遊物分離タンク部の拡大図面である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である（実施例１）。 図３は、図２とは異なる別形態の浮遊物分離タンク部の拡大図面である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である（実施例２）。 図４は、図１とは異なる別形態の浮遊物捕集船の装置の全体構成を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である（実施例３）。 図５は、図４の浮遊物分離タンク部の拡大図面である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である（実施例３）。 図６は、従来の浮遊物回収船の構造の一例を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 図７は、図６の貫流ポンプ前後における浮遊物を取り込む導入路と浮遊物分離タンクの一部を示す拡大図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

以下に本発明の実施の形態を、図１及至図７を参照して説明する。

図１は、請求項１に記載の発明に関する第１実施例で、新規の浮遊物分離タンク８８を組込んだ浮遊物捕集船４０の全体構成を示す。同図（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図である。図２は、浮遊物分離タンク８８の内部構造を示す拡大図である。
本願の浮遊物捕集船４０の構造は、円筒状で多翼の貫流ポンプ５０を中心にして、吸込側には、貫流ポンプの側壁幅に概略合わせた幅広の吸込側導入路６４を備え、船首の取水口部に開閉式流入ガイド６０、ポンプ直前の導入路６４の水面下に浮遊物導入ガイドプレ−ト２２を設置し、ポンプ吐出側には、吸込側導入路と略同幅の吐出側の導入路６５に浮遊物分離タンク８８を接続した構成である。
浮遊物分離タンクへ流入した浮遊物捕集後の流れは、船底側流出開放口より、自然流出される。

浮遊物分離タンク８８の流入口には、上向きに傾斜させた第１ガイド５１を設置し、該タンク後面の下側には、該タンク前面に向けて上向きに湾曲させた平板曲面からなる第２ガイド５２を設置している。
第１ガイド５１には第１整流板、第２ガイド５２には第２整流板を、それぞれ１枚又は、複数枚の整流板を設置している。

この実施の形態によれば、浮遊物分離タンク８８の流入口に設置した、上向きに傾斜させた第１ガイド５１と第１整流板５５により、流入した浮遊物を含む水流を整流して、水面側に向かって少し上向き方向の流れにして、浮遊物が水面に浮上しやすくし、比重差を利用して、比重が１より小さい浮遊物（油など）を水面側に集めるようにしている。
浮遊物分離タンク後面の下側近くに設置された第２ガイド５２と第２整流板５６により、該分離タンク入口から流入する浮遊物を含む水面近傍の流れが、分離タンク後面側において下方へ向かい、第２ガイドに誘導され、反転して船底側流出開放口へ向かう流れとなる。その流れの一部が水面側へ向かう循環流れRとなり、この流れにおいても、浮遊物を浮上しやすくする。
浮遊物分離タンク内の流れが、２種のガイドと整流板により、浮遊物が浮上しやすい流れに制御されることから、水面側に安定した浮遊物浮上層１７が形成される。タンクは従来より、コンパクト化される。

図３は、請求項２に記載の発明に関する第２実施例で、第１実施例の浮遊物分離タンク８８とは異なる浮遊物分離タンク８９の形態を示す拡大図である。図（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図である。
本浮遊物分離タンクの構成は、図１、図２の第１実施例の該タンクの船底側流出開放口７５を、タンク後壁側流出口７８を通じての船尾側流出開放口に変更し、前記浮遊物分離タンクの前壁底部のコーナーに沿って湾曲させた、平面曲板からなる第３ガイド５３を設置したものである。さらに、第３ガイドに、１枚又は複数枚の第３整流板５７を設置した構成である。

この実施の形態によれば、浮遊物分離タンク８９において、タンク内へ流入した流れは、第１ガイド５１と第１整流板５５、により上向き方向の流れにし、第２ガイド５２と第２整流板５６により、タンク後面側の水面下で、流れを下向きにUターンさせて、タンク前面側に導く流れとなり、次にタンクの前壁底部のコーナーに設置した第３ガイド５３と第３整流板５７により、再び流れをUターンさせて、第２ガイド５２の下を通るタンク底面に沿う流れとして、船尾側流出開放口へ向かう流れとなる。
これら、一連の反転を伴う複雑な流れは、３種のガイドと整流板により、無理なく制御され、タンク内の流れを整流された安定した流れにし、浮遊物を浮上しやすくする。
この装置においても、実施例１と同様に従来より、タンクをコンパクト化できる。

図４は、請求項３に記載の発明に関する第３実施例で、第２実施例の浮遊物分離タンク８９とは異なる新規の浮遊物分離タンク９０を組込んだ浮遊物捕集船４３の全体構成を示す。図（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図である。図５は、浮遊物分離タンク９０の内部構造を示す拡大図で、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図である。他の構成や浮遊物回収機能は、図２の第１実施例の形態と同様である。

浮遊物分離タンク９０の内部構造は、図４，図５に示すように、タンク内を仕切板９３により、上流側を第１チャンバー９５、下流側を第２チャンバー９６の二室に分け、仕切板９３の下端とタンク底面との間に開口部を有する連通構造にし、第２チャンバー底部の後壁側流出口から船尾側の外部に通じる船尾側流出開放口８２を設けた構成にしている。
浮遊物分離タンク９０の第２チャンバー９６の流入口の底面部には、上向きに傾斜した第４ガイド５４を設け、該第４ガイド５４に、１枚又は、複数枚の第４整流板５８を設置した構成である。

この実施の形態によれば、第１チャンバーで水面側に浮上できなかった残りの浮遊物を含む流れは第２ガイド５２の下を通り、連通した開口部を通って第２チャンバー９６へ向かい、第１チャンバー９５で取りきれなかった浮遊物を第２チャンバー９６で捕集することになる。
仕切板９３の底部の開口部を通って第２チャンバーへ流入する流れは、速度が遅いこと、
第２チャンバー９６の流入口底部には、第４ガイド５４と第４整流板５８が設置されていることから、第２チャンバー９６へ流入した流れは、整流されて底面側から水面側に向けての安定した上向き流れとなる。これにより、浮遊物は、水面に浮上しやすくなる。
実施例３では、従来と異なり、比重が小さい油類だけでなく、比重が１に近いプラスチック粒子などの微小な浮遊物も捕集可能となる。

捕集する浮遊物の比重が１に近く、水面側で捕集し難い場合は、第２チャンバーの底部の流出開口部に浮遊物捕集網８５を取り付けて、浮遊物を捕集する。網目の大きさは、捕集する浮遊物の大きさや性状によって選定する。微小な浮遊物を捕集する場合は網の替わりにフィルタ８５を取り付ける。網は不要であれば、設置しなくてもよい。

図６には、従来の浮遊物回収船４５の装置構成の一例を示す。この例では、浮遊物分離タンク内は、単室である。ポンプにより取り込まれた漂流浮遊物がポンプ吐出し口に接続した浮遊物分離タンク９２内へ流入し、浮遊物分離タンク内では、比重差により浮遊物は水面側に集まり、余分の水は、タンク底部の後壁側流出口７８から船尾側流出開放口８２を通じて外部へ自然流出し、浮遊物分離タンク９２内の水位バランスが保たれる。

この形状を持つ構成では、原油のように比重が１より明らかに小さいものは浮遊物分離タンク９２の水面側に浮上して集められるが、比重が１付近の浮遊物やプラスチック粒子などの微小な浮遊物は、浮上速度が小さいために、分離タンク内の循環流れに乗って、分離タンクの後壁側流出口７８から船外に放出されることになり、多様な浮遊物に対しては、効果的に回収できない場合がある。
原油流出事故においても、流出して時間がたつと、海水と混じって原油の性状が変わり、比重が１近くになることもあり、浮遊物の捕集効率が低下する問題が生じることになる。

また、浮遊物分離タンク９２の流入口部に設置された水平方向導入ガイド６８においては、タンク入口部での流入方向が水平方向になるが、前述のように水平方向の流れでは、浮遊物を浮上させる効果は劣る。

本発明の浮遊物捕集船は、貫流ポンプにより浮遊物を含む流れを取り込んだ後、吐出側流路に接続した浮遊物分離タンクに送り込まれる。浮遊物分離タンク内には、流れ方向を制御するガイドと流れを整流する整流板が設置されていることから、浮遊物を効率よく浮上させて、水面側で捕集でき、タンクもコンパクト化できる。

２ 羽根車回転軸
６ 貫流ポンプの羽根
７ 羽根車
８ ケ−シング舌部
９ ポンプ吸込側
１０ ポンプ吐出側
１１ エアポンプ
１１ｂ 液体ポンプ
１２ 駆動用モータ
１３ 供給ホ−ス
１４ 水面
１７ 浮遊物浮上層
２２ 浮遊物導入ガイドプレ−ト
３０ ポンプケ−シング
４０，４３ 浮遊物回収船
４５ 浮遊物回収船（従来型）
５０ 貫流ポンプ
５１ 第１ガイド
５２ 第２ガイド
５３ 第３ガイド
５４ 第４ガイド
５５ 第１整流板
５６ 第２整流板
５７ 第３整流板
５８ 第４整流板
６０ 開閉式流入ガイド
６３ バースクリーン
６４ 吸込側導入路
６５ 導入路
６８ 水平方向導入ガイド（従来型）
７０ 浮遊物分離ガイド
７１ 浮遊物回収導入パイプ
７２ バルブ
７３ 浮遊物回収容器
７５ 船底側流出開放口
７８ タンク後壁側流出口
８０ 第２チャンバー後壁側流出口
８２ 船尾側流出開放口
８５ 浮遊物回収網又はフィルタ
８８，８９，９０ 浮遊物分離タンク
９２ 浮遊物分離タンク（従来型）
９３ 仕切板
９５ 第１チャンバー
９６ 第２チャンバー
９８ スクリュウ
F 浮遊物
R 循環流

Claims (3)

1. 取水口から浮遊物分離タンクまでの流路幅が略一定である導入路の途中に、円筒状で多翼の羽根車を有する貫流ポンプを流路幅方向にわたって設置し、前記貫流ポンプの吐出し側導入路に前記浮遊物分離タンクを接続した構成の浮遊物捕集装置を組込んだ浮遊物捕集船における前記浮遊物分離タンクの内部構造が、前記タンクの底面開口部から船体の底面側外部に通じて自然流出する船底側流出開放口を設けた構成において、
   前記浮遊物分離タンクの流入口には、上向きに傾斜させた第１ガイドを設置し、前記浮遊物分離タンク後面の下側には、該タンク前面に向けて上向きに湾曲させた平板曲面からなる第２ガイドを設置し、前記第１ガイドと第２ガイドには、１枚又は、複数枚の整流板を設置したことを特徴とする浮遊物捕集船
   
2. 請求項１に記載の浮遊物捕集船において、
   前記浮遊物分離タンクの船底側流出開放口を、前記タンクの後壁側流出口から船尾の底面側外部に通じる船尾側流出開放口に変更し、前記浮遊物分離タンクの前壁底部のコーナーに沿って、湾曲させた第３ガイドを設置し、該第３ガイドに、１枚又は、複数枚の整流板を設置したことを特徴とする浮遊物捕集船
   
3. 請求項２に記載の浮遊物捕集船において、
   前記浮遊物分離タンクの内部構造を、仕切板により、上流側を第１チャンバー、下流側を第２チャンバーの二室に分け、前記仕切板の下端とタンク底面との間に開口部を有する連通構造にし、前記第２チャンバーの後壁側流出口から船尾の底面側外部に通じる船尾側流出開放口を設け、前記第２チャンバーの流入口底面部に、上向きに傾斜した第４ガイドを設け、該第４ガイドに、１枚又は、複数枚の整流板を設置したことを特徴とする浮遊物捕集船
   

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