JP4721318B2 - 水流式浮遊物回収装置 - Google Patents

Description

この発明は、水流式浮遊物回収装置、特に海、湖沼、河川などで回収場所に浮かべ、油などの浮遊物を回収する水流式浮遊物回収装置に関する。

水流式浮遊物回収装置として、水面に浮かぶ油などの汚染物層を除去する装置が知られている（以下の説明では、汚染物が油であるとする）。この油回収装置は、導水路とこれに接続されたサイクロン室を備えており、サイクロン室には円筒状外壁に入口が設けられている。油回収装置は、船に搭載される。水と油とは、油回収装置と水との相対速度を利用して導水路に取り入れられ、導水路から上記入口を経てサイクロン室に外壁接線方向に沿って流れ込む。水から完全に分離した油はサイクロン室の上部の排出口から取り出され、油が取り除かれた水はサイクロン室下部の出口から水中に排出される。

従来の水流式浮遊物回収装置では、波がある場合に油回収作業船の前進により導水路内に侵入した水は波エネルギを伴っており、導水路内で波動現象を生じる。波はサイクロン室の外壁に突き当たって反射され、浮遊物が導水路の流入口から流出する。このために、浮遊物の回収効率が低下していた。

この発明は、波がある場合であっても効率よく浮遊物を回収することができる水流式浮遊物回収装置を提供することを課題としている。

この発明の水流式浮遊物回収装置は、図１および図２に示すようにサイクロン室１０と、サイクロン室１０に浮遊物を含む水を導く導水路３０とを備えており、サイクロン室１０内に浮上した浮遊物を吸引して、サイクロン室１０外に排出する。

この発明の水流式浮遊物回収装置１では、導水路３０の流入口を横切る固定堰５１が、前記導水路流入口３１に設けられている。この固定堰５１が、導水路３０内に侵入する波エネルギを抑えるとともに、導水路３０内で生じた反射流を小さくする。この結果、導水路３０内に流入した浮遊物が逆流して導水路３０から流出しないので、浮遊物回収効率が高くなる。

上記水流式浮遊物回収装置において、固定堰５１の直後に配置したフロート５５と、フロート５５に固定され、導水路３１を横切りかつ静水状態での堰頂の位置が固定堰５１のものより高い昇降堰５３とを設けることが好ましい。喫水、油回収作業船の傾斜などの変動により導水路３０に対する水位が変化し、固定堰５１の水面ＷＬに対する堰頂高さ位置が変化してもフロート５５が上下し、昇降堰５３が昇降して所定の堰頂高さを自動的に維持する。これにより、喫水などが変動しても浮遊物を導水路３０内に流入させることができ、浮遊物回収効率が向上する。

水面ＷＬに対し導水路３０の流入口に向かって傾斜する多孔板からなる制波板４２を導水路３０の後端寄り、かつ水面ＷＬ近くに設けるようにしてもよい。制波板４２はサイクロン室１０に向かって導水路３０内を進行する波のエネルギを吸収し、また波の反射により浮遊物が導水路流入口３１から流出するのを防ぐ。

導水路３０の底部４０を網目板で構成するようにしてもよい。網目板は、下方からの波エネルギの侵入を遮断するとともに、導水路３０内で生じた渦流の中心部が下方に流出するのに伴って上層部に蓄積した油粒が流出するのを防止する。

前記サイクロン室１０の周壁と導水路３０の側壁との間の排水路に逆止め弁３７を設けてもよい。導水路３０内の水位が高くなると、油水が逆流して導水路流入口３１から流出する。水位が高まると逆止め弁３７が開き、導水路底部４０の水はサイクロン室１０の下部室１５に排出されるので、水位が下がって油水の流出が防がれる。

また、前記水流式浮遊物回収装置において、サイクロン室流入口１３を指向するノズルと、ノズルに加圧水を供給する加圧水供給装置とを設け、サイクロン室流入口１３にジェット水を噴射するようにしてもよい。

前記サイクロン室底部に設けられた排水ダクトと、排水ダクトを指向するノズルと、ノズルに加圧水を供給する加圧水供給装置とを備え、排水ダクトにジェット水を噴射するようにしてもよい。ジェット水の噴射により、サイクロン室流入口１３の油水にサイクロン室１０内への吸込み力が生じ、排水ダクトからサイクロン室１０内への逆流を防ぐことができる。

この発明の水流式浮遊物は、導水路３０の流入口を横切る固定堰５１が導水路流入口３１に設けられているので、固定堰５１が導水路内に進入する波のエネルギを抑えるとともに、導水路内で生じた反射流を小さくする。この結果、導水路内に流入した浮遊物が導水路３０から流出しないので、浮遊物回収効率が高くなる。

図３〜５はこの発明の実施の１形態を示すのもで、油回収装置２の概略図である。図３は上記油回収装置２の断面側面図であり、図４は正面図であり、図５は断面平面図である。以下、浮遊物が油である場合を例として説明する。

油回収装置２は主としてサイクロン室１０、導水路３０、油水流入堰５０、強制排水装置６０および油排出装置７０から構成されている。

サイクロン室１０は、円筒状上部室１１、円錐状下部室１５および油回収室１８とからなっている。上部室１１の下端寄り流入口１３が設けられている。サイクロン室１０の内部は凹凸を少なくし、局部渦流の発生を極力少なくしている。サイクロン室１０の上部は、仕切り板１９で仕切られて油回収室１８となっている。上部室１１と油回収室１８とは、短管２０を介して通じている。油回収室１８には、これの頂部に取り付けられた空気抜き管２２を介して船上の真空ポンプ２４が接続されている。

導水路３０は、先端部が導水路流入口３１となっており、後端はサイクロン室流入口１３に通じるようにしてサイクロン室１０に接続されている。導水路流入口３１には金網がはられており、水に浮かぶごみを捕集し、導水路内へのごみの侵入を防ぐ。導水路３０の左側壁３２の後端部はサイクロン室周壁１２と間隔をおいて周壁１２に取り付つけられており、右側壁３３の後端部はサイクロン室１０の周壁１２に接するようにして周壁１２に固定されている。導水路流入口３１寄りの部分の左側壁３２は、外に向かって開くように傾斜している。左側壁３２の傾斜により、導水路３０内の油水はサイクロン室流入口１３に向かうように流れる。サイクロン室周壁１２と左側壁３２との間は、導水路３０内に流入した油水が後方に流出しないように後壁３５で閉ざされている。

逆止め弁３７が後壁３５に、サイクロン室流入口１３より低い位置に設けられている。固定堰５１が導水路流入口３１にあるために、導水路３０内に流入した油水の水位ＷＬが上昇する。また、導水路３０の底部４０が水流抵抗の大きいエキスパンドメタルで構成されているので、波が導水路３０内に打ち込んだときにも水位が高まる。水位が高くなると、油水が逆流して導水路流入口３１から流出する。逆止め弁３７は水位が高まると開き、導水路底部４０の水は後方に排出される。この結果、水位は下がり、油水の流出が防がれる。水位が下がると逆止め弁３７は閉じ、後方から導水路３０内に侵入する水は阻止される。

導水路底部４０は、エキスパンドメタル（網目板）で構成されている。エキスパンドメタルは、下方からの波エネルギの侵入を遮断するとともに、導水路３０内で生じた渦流の中心部が下方に流出することに伴って上層部に蓄積いた油粒が流出するのを防止する。なお、導水路底部４０を網目なし板のめくら板にすると、サイクロン室１０への流入抵抗が大きいために油水の流入が困難となり、流入した油が逆流して導水路３０から流出する。一方、導水路底部４０を底板なしの素通しにすると、油水の流入はよくなるが、導水路３０内に生じた渦流の中心が下方へ流出するときに、上方の油粒がこれに巻き込まれて導水路底部４０より流出する。エキスパンドメタルの網目は、渦流の下方への流れを途中で断ち切り、油粒の流出を防ぐ。

多数の小孔４３が設けられた２枚の制波板４２が、上下に間隔をおいてサイクロン室周壁１２に取り付けられている。制波板４２は水面近くに配置されており、導水路流入口３１に向かって傾斜している。制波板４２は波のエネルギを吸収し、波の逆流を防ぐとともに波の打込みによる導水路３０内の水流の撹乱を少なくし、油水分離を促進する。

油水流入堰５０は、固定堰５１および昇降堰５３とからなっている。固定堰５１はサイクロン室流入口１３とほぼ同じ高さの位置にあって、導水路流入口３１を横切るようにして左、右側壁３２、３３に固定されている。昇降堰５３は、フロート５５に取りつけられている。フロート５５は、サイドフロート５６と底部フロート５７とからなっている。サイドフロート５６は左フロートおよび右フロートに分かれており、底部フロート５７により連結されて一体となっている。左フロートおよび右フロートは、それぞれ左側壁３２および右側壁３３に設けられたガイド４５に沿って昇降する。昇降堰５３は固定堰５１の直後にあって、導水路流入口３１を横切るようにして底部フロート５７にボルトで取り付けられている。昇降堰５３は上下位置が調整可能となっており、堰頂５４が静水状態で固定堰５１の堰頂５２より少し高くなるように調整されている。

強制排水装置６０は、下部室１５の底部に排水ダクト６１が設けられている。水を噴射するジェットノズル６３が、排水ダクト６１内に向かって配置されている。ジェットノズル６３には船上に設置された加圧水ポンプ６６が接続されている。加圧水ポンプ６６は船外の水を汲み上げて、ジェットノズル６３に加圧水管６４を介して加圧水を供給する。固定堰５１は導入路３０内に流入する油水流の抵抗となるので、油水のサイクロン室１０内への押込み力が弱まる。このために、流入量が後述の吸油ポンプ７４の吸込み量を下回ると、排水ダクト６１からも水が吸引されてサイクロン室１０内に逆流し、油回収効率（回収油分濃度）が低下する。この強制排水装置６０は、ジェットノズル６３からジェット水を噴射し、排水ダクト６１の入口周辺の、油が分離された水を誘引してサイクロン室１０外に強制的に排水する。この強制排水により、サイクロン室流入口１３の油水はサイクロン室１０内に吸い込まれる。ジェット水の圧力および流量、ならびに排水ダクトの口径および位置は、押込み力がない場合でも上記逆流が生じない値に設定する。

油排出装置７０は、油回収室１８に油移送管７２が接続されており、油移送管７２は船上に設置された吸油ポンプ７４を介して回収油タンク７６に接続されている。

図５に示すように、導水路３０の左側壁３２から延びるアーム８１の先端にＬ形のガイドスライダ８２が設けられている。ガイドスライダ８２は、油回収作業船５の舷側に沿って鉛直方向に延びるガイド８４にはめ合っている。油回収装置２は、船上のクレーン（図示しない）でガイド８４に案内されて吊り下ろされ、または吊り上げられて油回収作業船５の舷側に取り付けられる。導水流路３０の両側壁３２、３３に掛け渡された桁８６に設けられた滑車８７は、油回収装置２を吊り下ろし、あるいは吊り上げる際に用いる。

上記のように構成された油回収装置２の運転および作動について、図３〜図５を参照して説明する。油回収装置２は、油が浮遊する油回収場所で油回収作業船５から水面に下ろされる。水面と固定堰５１の堰頂５２との間を油水が流入する高さに、油回収装置２は下ろされる。昇降堰５３の底部フロート５７への取付け位置は、油回収作業船５の喫水変化に応じてあらかじめ調整しておく。

油回収作業船５の前進に伴い導水路３０に流入した油水は、サイクロン室１０の周壁１２に対しほぼ接線方向に流入口１３からサイクロン室１０内に流入する。このとき、固定堰５１は導水路３０内に進入する波のエネルギを抑えるとともに、導水路３０内で生じた反射流を小さくして流入した油が導水路３０から流出しないようにする。油水の流入が始まると、真空ポンプ２４および加圧水ポンプ６６を駆動する。加圧水ポンプ６６の駆動によりジェットノズル６３から水が排水ダクト６１に向けて噴射される。油水の接線方向の流入およびジェット水の噴射により、油水はサイクロン室１０内で渦運動を生じ、油は水から分離して渦の中心部に集まるとともに浮上する。真空ポンプ２４の駆動により油回収室１８は負圧となり、上部室１１内に浮上した油が油回収室１８内に吸い込まれる。油回収室１８に油が溜まり始めると、吸油ポンプ７４を駆動して、油を船上の油タンク７６に回収する。

喫水、油回収作業船５の傾斜などの変動により導水路３０に対する水位が変化すると、固定堰５１の水面ＷＬに対する堰頂高さ位置が変化する。このため、固定堰５１を超える水量が微妙に変動するので、昇降堰５３により堰頂高さ位置を自動的に調整する。例えば、水面ＷＬが導水路３０に対し上昇するとフロート５５が上昇し、昇降堰５３が固定堰５１に代わって所定の堰頂高さを自動的に維持する。

図６は、この発明の他の実施の形態である油回収装置３を示している。固定堰５１および昇降堰５３を設けたことにより、油水がサイクロン室流入口１３に流入し難くなり、サイクロン室流入口１３の手前に油が堆積しやすくなる。油の粘度が高い場合、特に堆積しやすい。この実施の形態では、油回収装置３に油水押込み装置９０を設けて油の堆積を防ぐようにしている。油水押込み装置９０は、サイクロン室流入口１３に向かって水を噴射するジェットノズル９２を備えている。ジェットノズル９２には、船上に設置された加圧水ポンプ９６が接続されている。加圧水ポンプ９６は船外の水を汲み上げて、ジェットノズル９２に加圧水管９４を介して加圧水を供給する。

ジェット水をサイクロン室流入口１３に向けて噴射することにより、流入口１３手前の油水はサイクロン室１０内に押し込まれ、サイクロン室流入口１３付近に堆積した油は水流に押し込まれ、あるいは誘引されて導水路３０からサイクロン室１０へ流れ込む。なお、油が高粘度である場合、油水をサイクロン室流入口１３で撹拌しても、油粒のエマルジョン化は小さい。

この発明の水流式浮遊物（油）回収装置を模式的に示す断面側面図である。 図１に示す油回収装置の模式的正面図である。 この発明の１実施の形態を示すもので、水流式浮遊物（油）回収装置の断面側面図である。 図３に示す油回収装置の正面図である。 図３に示す油回収装置の平面図である。 この発明の他の実施の形態を示すもので、水流式浮遊物（油）回収装置を模式的に示す断面側面図である。

符号の説明

１、２、３ 油回収装置 ５ 油回収作業船
１０ サイクロン室 １１ サイクロン室上部室
１２ サイクロン室周壁 １３ サイクロン室流入口
１５ 下部室 １８ 油回収室
１９ 仕切り板 ２２ 空気抜き管
２４ 真空ポンプ ３０ 導水路
３１ 導水路流入口 ３２、３３ 導水路側壁
３５ 導水路底板 ３７ 逆止め弁
４０ 導水路底部 ４２ 制波板
４５ フロートガイド ５０ 油水流入堰
５１ 固定堰 ５２ 固定堰の堰頂
５３ 昇降堰 ５４ 昇降堰の堰頂
５５ フロート ５６ サイドフロート
５７ 底部フロート ６０ 強制排水装置
６１ 排水ダクト ６３ ジェットノズル
６４ 加圧水 ６６ 加圧水ポンプ
７０ 油排出装置 ７２ 油移送
７４ 吸油ポンプ ７６ 回収油タンク
８１ アーム ８２ ガイドスライダ
８４ ガイド ９０ 油水押し込み装置
９２ ジェットノズル ９４ 加圧水管
９６ 加圧水ポンプ

Claims (6)

1. サイクロン室と、サイクロン室に浮遊物を含む水を導く導水路とを備え、サイクロン室内に浮上した浮遊物を吸引してサイクロン室外に排出する水流式浮遊物回収装置において、導水路の流入口を横切る固定堰を前記導水路流入口に設け、前記固定堰の直後に配置されたフロートと、該フロートに固定され、前記導水路を横切りかつ静水状態での堰頂の位置が前記固定堰のものより高い昇降堰とを備えたことを特徴とする水流式浮遊物回収装置。
2. 水面に対し導水路流入口に向かって傾斜する多孔板からなる制波板を導水路の後端寄り、かつ水面近くに設けた請求項１記載の水流式浮遊物回収装置。
3. 前記導水路の底部が網目状底板からなる請求項１又は請求項２記載の水流式浮遊物回収装置。
4. 前記サイクロン室の周壁と導水路の側壁との間の排水路に逆止め弁を設けた請求項１、２又は３記載の水流式浮遊物回収装置。
5. 前記サイクロン室流入口を指向するノズルと、ノズルに加圧水を供給する加圧水供給装置とを備え、サイクロン室流入口にジェット水を噴射する請求項１〜４のいずれか１項に記載の水流式浮遊物回収装置。
6. 前記サイクロン室に設けられた排水ダクトと、該排水ダクトを指向するノズルと、ノズルに加圧水を供給する加圧水供給装置とを備え、排水ダクトにジェット水を噴射する請求項１〜５のいずれか１項に記載の水流式浮遊物回収装置。

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