JP5717104B2 - 浮遊物回収用ポンプ装置および回収船の吸込流路形状 - Google Patents

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回収装置により取り込み、分離タンクで浮遊物を回収する装置に関する。

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、油吸着材で回収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、回収するもの（特許文献１）もあるが、装置が大掛かりで、小回りもきかず、回収しても、再利用は難しい。また、ポンプを吸引力として利用した浮遊物を回収する方法として、特許文献２や特許文献３および特許文献４もあるが、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難いなどの問題がる。

特開昭５９−１５６８９０号公報 特開昭５９−２３０８８７号公報 特開平４−２６６５８８号公報 特開２０１２−７５２４号公報

浮遊物の回収技術向上のためには、水面付近において一様で幅広の層状的な吸込み流れを強めて確実に浮遊物を取り込む必要がある。また、流出油などの浮遊物を再利用のための直接回収が求められる。

本発明は従来技術の問題点を解決するために、浮遊物を直接取り込むことが出来る貫流ポンプを組み込んだ浮遊物回収装置の吸込み流路において、貫流ポンプの流れの特性を生かして、ポンプ吸込み口へ向かう水面近くの一様で幅広の吸込み流れを作り、浮遊物を効率良くポンプを通して取り込めるようにした浮遊物回収装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、貫流ポンプ（クロスフロ−ポンプ）を組込んだ浮遊物回収船（装置）におけるポンプ吸込側の流路形状および吸込み流れを制御するガイドの形状に関する。図１に貫流ポンプを組込んだ浮遊物回収装置のポンプ付近の構造を示す。（a）は平面図、（ｂ）は側断面図である。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。

ポンプ部の流れは図１（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を通過する。即ち流れは吸込み側９では、羽根車７の外側から内側へ、吐出し側１０では内側から外側へ流出して羽根車７を横断して吐出される。羽根車７は幅方向に長くとれ、吸込み流れは二次元的で一様な流れとなって、ポンプに吸い込まれる。

吸込み流路６４に流れ込んだ流出油などの浮遊物Fを効率よく羽根車７に取り込むためには、水面１４付近の流れをポンプ吸込み口へ向かう層状で安定した流れを必要とする。このような流れを確実に得るためには、図（ｂ）のポンプ近傍の構成図に示すように基本的に吸込み流路の水面下に水平仕切り板２１を流路幅に渡って横設し、流路を上下に二分して、浮遊物Fを取り込む水面側の流れと板の下側の底面側の流れに分離する必要がる。この手法により、該浮遊物を水面側の安定した吸込み流れと共に確実に羽根車へ取り込むことが可能となる。

本願の吸込流路構の成は、図１に示すように水平仕切り板２１を羽根車直前部から吸込みケーシング１５の上流側の流路断面が略一定になる所までの所定の長さの間の水面下に流路幅に渡って略水平に横設し、流路を上下に分離することによって浮遊物を取り込む上側水面側流路の水深を浅くした水深一定の所定の長さの流路を形成したものである。これにより、水面側流路の流れは、よどみのない活性化した流れになり、水面に浮かぶ浮遊物を羽根車に容易に取り込むことができるようになる。水平仕切り板２１の高さ方向の位置は羽根車７の中心と羽根車外径上端の間において、浮遊物の種類によって高さ位置を調整する。該水平仕切り板２１の後端と羽根車７の外径部との隙間は羽根車直径Dの１／５〜３／５程度が適当である。

引例のように、流路に水平仕切板２１がないと、吸込み流路６４と吸込みケーシング部１５の接続部付近での急な流路拡大部分において、水路近寄り流速の減速によるくぼみなどの水位変動やよどみが生じ、水面１４付近に浮かぶ浮遊物をスムーズにポンプに取り込み難くなる。
本願請求項１に係る図１の水路構成であれば、同図（ｂ）に示すように吸込流路の断面形状が変化しても、水平仕切板２１を底面とする水面側流路の流れは、水深一定で浅い流路なので、二次元的流れになり、水位変動やよどみもなく、浮遊物は流れとともにスムーズにポンプへ取り込まれるようになる。

図２は請求項２の発明に係る吸込流路の構成を示す。これは、本図に示すように該水平仕切り板２１の後端部に羽根車に向かって水平面に対して、＋３°〜１０°程度上向きになるようにした形状の傾斜流入ガイド２２を接続して、水平仕切板２１と傾斜流入ガイド２２を一体化して水面下に横設した流路構成である。この形状ではポンプへの近寄り流れが増速され、水面によどみのない微小波を発生することになる。これにより、水面に油膜様の膜を張らないようになり、粘度の高い浮遊液の取り込みも容易になる。

本発明によれば、吸込み流路の水面付近の流れを二次元的でよどみのない層状で安定した流れを流路幅に渡って供給でき、その水面付近の理想的吸込み流れによって、流出油や多様な浮遊物をポンプに容易に取り込むことが出来る。

図１は浮遊物を取り込む貫流ポンプ（クロスフロ−ポンプ）の吸込み側流路に水平仕切り板２１を設置した基本構造を示す。（ａ）は装置の平面図、（ｂ）は側断面図である。 図２は図１の吸込み流路部に新技術を加えた構造を示す。（ａ）は装置の平面図、（ｂ）は側断面図である。 図３は吸込み流路において、水平仕切り板２１に接続して傾斜流入ガイド２２を取り付けた浮遊物回収用ポンプ装置を船にセットし、一体化した浮遊物回収船の構造を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。（実施例１） 図４は図３とは異なり、縦置きの貫流ポンプを使用した別形態の実施例で、ポンプ直前の縮流水路に水平仕切り板２１を設置した場合の構造を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。（実施例２）

以下に本発明の実施の形態を図３、図４を参照して説明する。

図３は本発明の第１実施例で、請求項１及び請求項２に記載の新技術を組込んだ浮遊物回収用ポンプ装置全体を船にセットし、一体化したときの浮遊物回収船４０の形態を示し、流出油などの浮遊物回収に利用される。（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。本発明の基本的構造は貫流ポンプを中心にして、吸込み側には船首の取水口部に開閉式流入ガイド６０、吸込み流路６４に水平仕切り板２１とその後端に上向きの傾斜ガイド２２を接続した構成にしている。

水平仕切り板２１の先端は、水面付近において、安定した吸込み流れを得るように吸込みケーシング上流の流路断面が略一定で流速の変化がないところまで上流に伸ばす必要がある。本実施例では傾斜流入ガイド２２部の流路側壁は縮流になるようにしている。

ポンプ吐き出し側には吐出しダクト５５に接続した浮遊物分離タンク８２が設置されている。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開放口７４から船尾開放口８０を通じて外部（海、川）へ自然流出し、浮遊物分離タンク８２の水位バランスが保たれる。

この実施の形態による流出油などの浮遊物回収では、まず船５８の先首も兼ねた開閉式流入ガイド６０を開いて水面付近に漂う流出油などの浮遊物を吸込み流路６４の入口に導く。吸込み流路６４においては、水平仕切り板２１によって上下に分けられた上側の水面側流路の流れは二次元的で安定した流れとなって吸込み口へ向かう。さらに上向きの傾斜流入ガイド２２および縮流型流路側壁２４によって吸込み口へ向かう水面１４付近の流れを増速させるとともに、局部的に水面付近のみを活性化させ、微小な水面波を発生させる。この手法により、油などの浮遊物が水面に幕を張ることなく、浮遊物のポンプへの取り込みを容易にすることが出来る。

図４は本発明の第２実施例の浮遊物回収船４１の形態を示す。（ａ）は平面断面図、（ｂ）は側断面図である。本実施例では浮遊物吸引用の貫流ポンプ５１の据付けが第１実施例とは異なり、縦置きになっているのが特徴である。縦置きでは、横置きのように幅方向に長く取れないが、駆動用モ−タ１２ｂが水面上に設置できることから、据付およびメンテナンスが容易である。縦置きは小規模の浮遊物回収に対して有効である。また、水面近くの流れのみの流入が得られるので浮遊物を確実に取り込むことが出来る。

ポンプ吸込み流路６４の形状は図４（a）に示すように、取水口からポンプ吸込み口に向かって縮流型流路側壁２４構造とし、取水口部の流路には水平仕切り板２１を設置した構造にしている。水平仕切り板２１によって分けられた上側の水面側流路の流れは前述の第１実施例と同様に二次元的で安定した流れとなって吸込み口へ向かう。この流れにより浮遊物は容易にポンプに取り込まれる。

浮遊物を回収する浮遊物回収タンク８７の船尾側は全面的に開放されていて外海や河川と通じている。浮遊物回収タンク８７に取り込まれた浮遊物を含む流れは、浮遊物回収スクリ−ン９４において浮遊物のみ回収される。

本発明は主にアオコや浮遊ゴミなどの小浮遊物を対象にしたもので、油類の回収装置に比べるとシンプルな装置となる。ダム湖などでの浮遊物回収の使用にも適している。

本発明の浮遊物回収用ポンプ装置で使用する浮遊物吸引用の貫流ポンプは構造的に物が詰りにくいことから、浮遊物を直接ポンプに取り込み回収できるため、流出油やアオコおよび浮遊ゴミなどの多様な浮遊物回収に適している。特に本装置を船にセットして一体化した走行型の浮遊物回収船は、流出油を直接回収して再利用できるなど優れたメリットがある。

２ 羽根車回転軸
６ 貫流ポンプの羽根
７ 羽根車
８ ケーシング舌部
９ ポンプ吸込側
１０ ポンプ吐出側
１２ 駆動用モータ
１２ｂ 縦型駆動用モ−タ
１４ 水面
１４ｂ 液面
１５ ポンプ吸込み側ケーシング
２１ 水平仕切り板
２２ 傾斜流入ガイド
２３ 流路側壁（直線型）
２４ 縮流型流路側壁
３０，３１ ポンプケーシング
４０ 浮遊物回収船
４１ ポンプ縦置き型浮遊物回収船
５０ 貫流ポンプ
５１ 縦置きの貫流ポンプ
５５、５６ 吐出しダクト
５８、５９ 船
６０、６１ 開閉式流入ガイド
６３ バースクリーン
６４ 吸込み流路
６８ タンク水平方向導入ガイド
６９ 浮遊物分離ガイド
７１ 浮遊物回収導入パイプ
７３ 浮遊物回収容器
７４ 浮遊物分離タンク後壁側開放口
８０ 船尾開放口
８２ 矩形型浮遊物分離タンク
８７ 浮遊物回収タンク
９４ 浮遊物回収スクリーン
F 浮遊物

Claims (2)

1. 羽根車形状が長円筒状で多翼の貫流ポンプ（クロスフロ−ポンプ）を組込んだ浮遊物回収用のポンプ装置および回収船におけるポンプ吸込み流路において、ポンプ羽根車の直前部から吸込みケーシング上流の流路断面が略一定になるところまでの所定の長さの間の水面下に、高さ方向が羽根車中心と羽根車外径上端の間の位置に、水平仕切板を流路幅に渡って、略水平に横設し、流路を上下に分離することによって、浮遊物を取り込む上側水面側流路の水深を浅くした水深一定の所定の長さの流路を形成し、よどみのない活性化した流れにして、当該流路に安定した二次元流れを供給できるようにして水面に浮かぶ浮遊物を羽根車に容易に取り込めるようにしたことを特徴とする浮遊物回収用ポンプ装置および回収船の吸込流路形状
2. 請求項１に記載の水平仕切板の後半の羽根車直前の部分を羽根車に向かって水平面に対して、＋３°〜１０°程度傾斜させた形状にした合成仕切板を水面下に設置し、吸込み口へ向かう水面近傍の流れを増速し、水面によどみのない微小波を発生させることによって、浮遊物の取り込みを容易にしたことを特徴とする浮遊物回収用ポンプ装置および回収船の吸込流路形状
   

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