JP6176689B2 - 浮遊物回収船 - 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、浮遊物分離タンクで多様な漂流浮遊物を分離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、バキュ−ム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−ズに取り込み難いなどの問題がある。また、特許文献３および特許文献４では、吸引ポンプにより浮遊物を安定して取り込めるが、浮遊物分離タンクにおいて、多様な浮遊物の種類や性状により、回収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２０１２−７５２４号公報 特開２０１４−０１５７９３号公報

浮遊物回収船による浮遊物回収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、ポンプ吐出し口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、効率よく分離して回収する技術を必要とする。

図１に、漂流浮遊物を取り込む貫流ポンプ５０を組込んだ浮遊物回収装置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９０の一部を示す。（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。
漂流浮遊物を取り込む導入路では、図１（ｂ）のポンプ近傍の断面図に示すように吸込側導入路６４の水面下に浮遊物流入ガイドプレ−ト２２を流路幅に渡って設置することにより、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できるようにしている。
ポンプ部における流れは図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、ポンプ吐出側導入路６５に接続した浮遊物分離タンク９０に送られる。

浮遊物分離タンク９０内では、漂流浮遊物を水との比重差を利用して浮遊物を回収するが、従来は浮遊物分離タンク９０において、多様な浮遊物の種類や性状により、回収し難い浮遊物も存在する問題があった。本発明は、このような従来の浮遊物回収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。

請求項１に記載の発明は、多様な浮遊物を効率よく回収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。本浮遊物分離タンク内は、仕切板により二つに分けて上流側を第１チャンバ−、下流側を第２チャンバ−とし、該仕切板の下端とタンク底面との間に開口部を設けて連通構造にし、第２チャンバ−後部の底面側流出口から船尾の底面側外部（海、川、湖沼）に通じる開放口（流出口）を設けた構成である。タンク内では、水との比重差により、浮遊物を両チャンバ−の水面側で回収し、タンク内の余分の水は、船尾開放口より、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、連続して浮遊物の回収作業ができるようにしている。

浮遊物分離タンクの第１チャンバ−流入口には、少し上向きに傾斜させた第１ガイド、又はガイドベ−ンを設置し、流入した浮遊物を含む水流を水面側に向かって少し上向きの流れにして、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する。第１チャンバ−後部の前記仕切板の下端近くには、第１チャンバ−の前部に向けて、少し上向きに湾曲させた平面曲板からなる第２ガイドを設置することにより、第１チャンバ−へ流入する浮遊物を含む水面近傍の流れが、第１チャンバ−後壁側で下方へＵタ−ンして、第２ガイドに誘導され、反転して出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となり、浮遊物を浮上しやすくする。

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−で回収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−へ流入する。

請求項２に記載の発明は、前記第２チャンバ−の流入口底部に、上向きに傾斜した第３ガイドを設置し、流れが少し上向きに流入するようにして、流れが底面側から水面側に向かうようにして、浮遊物が水面に浮上しやすくする。該仕切板下の開口部を通って第２チャンバ−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−で回収できなかった浮遊物も回収可能となる。

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−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−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回収できる機能を有する。

回収する浮遊物の比重が１に近く、水面側で回収し難い場合は、第２チャンバ−の底部の流出口に浮遊物回収網を取り付けて、浮遊物を回収する。網目の大きさは、回収する浮遊物の大きさや性状によって選定する。微小な浮遊物を回収する場合は網の替わりにフイルタを取り付ける。網は不要であれば、設置しなくてもよい。

本発明は、浮遊物分離タンク内の構造を第１チャンバ−と第２チャンバ−の二室に分けることにより、多様な漂流浮遊物を効率よく回収できることから、回収作業の能率を高めることができる。

図１は浮遊物回収船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。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 図２は本発明の浮遊物回収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３は図２の浮遊物分離タンク部の拡大断面図である。 図４は図２とは異なる別形態の浮遊物回収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２）。 図５は従来の浮遊物回収船の装置の構造の一例を示す。（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２及至図４を参照して説明する。

図２は、請求項１および請求項２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９０を組込んだ浮遊物回収船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３は、浮遊物分離タンク９０の内部構造を示す拡大図である。本浮遊物回収船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の水面下に浮遊物流入ガイドプレ−ト２２を設置し、ポンプ吐出側には、水と共に取り込んだ漂流浮遊物を分離回収するために、吸込側導入路と略同幅の吐出側導入路６５に浮遊物分離タンク９０を接続した構成である。

浮遊物分離タンク９０内は、仕切板９３により二つに分けて、上流側を第１チャンバ−９５、下流側を第２チャンバ−９６とし、仕切板９３の下端とタンク底面との間は所定の開口高さｈを有する開口部を有し、第１チャンバ−９５と第２チャンバ−９６の間を連通状態にし、浮遊物分離タンク内の流れが第１チャンバ−９５から該開口部ｈを通って、第２チャンバ−９６へと流れる構成になっている。
第１チャンバ−では、流入口部に少し上向きに傾斜させた第１ガイド６７、後部の仕切板９３の下端付近には、第１チャンバ−の前部に向けて、少し上向きに湾曲させた第２ガイド６９を設置し、第２チャンバ−入口底部には、上向きに傾斜した第３ガイド８７を設置した構成である。

この実施の形態によれば、水面付近に漂う浮遊物が船首部の取水口から吸込側導入路６４を通って水と共に吸引用の貫流ポンプ５０に取り込まれる。貫流ポンプの吐出し流れは幅広で乱れの少ない流れ特性を有し、水と浮遊物は混濁せずに浮遊物分離タンク９０に送り込まれる。送り込まれた浮遊物を含む流れは、第１チャンバ−流入口に設置された第１ガイド６７により、少し上向きの流れとなって流入するため、浮遊物が水面に浮上しやすくなり、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。

図３の拡大図に示すように、第１チャンバ−へ流入する浮遊物を含む水面近傍の流れは、第１チャンバ−後壁側で下方へＵタ−ンして、第２ガイド６９に誘導され、出口へと向かう流れとなり、その流れの一部が水面側に向かう循環流れを形成するため、浮遊物は浮上しやすくなり、水面側に浮遊物が集められる。
第１チャンバ−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６９の下を通り、連通した開口部ｈを通って第２チャンバ−９６へ向かい、第１チャンバ−９５で取りきれなかった浮遊物を第２チャンバ−９６で回収することになる。

仕切板９３の底部の開口部ｈを通って第２チャンバ−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回収しやすい。また、第２チャンバ−入口底部には、第３ガイド８７が設置され、流入流れが底面側から水面側に向けて上向きになるようにしている。これにより、浮遊物は、水面に浮上しやすくなる。
水面側に集められた油などの浮遊物は、浮遊物回収導入パイプ７１を通って浮遊物回収容器７３及び７４に回収される。
浮遊物分離ガイド６９の高さ方向位置は、浮遊物の種類や性状により、調整できるようにした方がよい。

浮遊物分離タンク内の浮遊物から分離した後の余分の水は第２チャンバ−底部の流出口８０から船尾の開放口８２を通じて船外（海、川、湖沼）へ自然流出して、浮遊物分離タンク内と船外との水位のバランスが保たれるようになっている。これにより、浮遊物回収作業を連続して行うことができる。
両チャンバ−の水面側で回収できなかった浮遊物も回収する場合は、第２チャンバ−流出口８０に浮遊物回収網やフィルタ８５を取り付けて回収する。この実施例では、流出口を船尾側にしているので、船の推進に若干寄与する。

水質浄化や浮遊物の浮上を助長する手段としては、図１に示す羽根車回転軸２を多数の小孔を有する散気孔中空回転軸にして、図２に示すエアポンプ１１により、軸受け後端の密閉ブラケットに接続した供給ホ−ス１３を通して散気孔中空回転軸内に気体を供給し、回転する羽根車内に散気孔より細かな気泡として噴出させる。その微細な気泡が均一に混入した状態で羽根車７の内側から外側を通ってポンプの吐出し流れと共に供給される。この気泡を伴う流れによって、第１チャンバ−内において浮遊物の浮上を助長し、回収を容易にすることができる。また、微細気泡による水質の浄化にも寄与する。

流出した浮遊物が回収できない毒性のある液体などを処理する場合には、図２に示す液体ポンプ１１ｂにより有害浮遊物（液）を無害にするための処理液を供給ホ−ス１３を通して貫流ポンプの羽根車の散気孔中空回転軸内に供給し、回転を伴いながら該散気孔から微粒化した処理液を羽根車内に噴出させ、取込んだ有害液などに均一に混入させることによって、無害化することができる。

図４は第２実施例で、浮遊物回収船４１の形態を示す。図（ａ）は平面図、図（ｂ）は断面図である。本浮遊物回収船の構造は、図２の第１実施例と異なり、浮遊物分離タンクの第２チャンバ−の底面側に、船底開放口８３に通じる流出口８１を設けた構造である。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。

図５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、分離タンクの後部流出口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、浮遊物の回収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、水平方向の流れでは、浮遊物を浮上させる効果は劣る。図２の本発明の実施例１に示すように、少し上向きに傾斜させた第１ガイド６７を設置して、流入方向を少し上向きにすれば、浮遊物は浮上しやすくなる。

本発明の浮遊物回収船は、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は、タンク底面部を連通にした仕切板により、第１チャンバ−と第２チャンバ−の二室に分けることにより流出油や浮遊ゴミなどの多様な浮遊物の性状に応じて、両チャンバ−に効率よく回収出来る。また、流出油を直接回収して再利用できるなど、優れた機能を有する。

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
２２ 浮遊物導入ガイドプレ−ト
３０ ポンプケ−シング
４０，４１ 浮遊物回収船
４５ 浮遊物回収船（従来型）
５０ 貫流ポンプ
５８ 船
５９ 水門
６０ 開閉式流入ガイド
６３ バ−スクリ−ン
６４ 吸込側導入路
６５ 吐出側導入路
６７ 第１ガイド
６８ 水平方向導入ガイド
６９ 第２ガイド
７０ 浮遊物分離ガイド
７１ 浮遊物回収導入パイプ
７２ バルブ
７３，７４ 浮遊物回収容器
７８ タンク後壁側流出口
８０ 第２チャンバ−後壁側流出口
８１ 第２チャンバ−底面側流出口
８２ 船尾開放口（流出口）
８３ 船底面開放口（流出口）
８５，８６ 浮遊物回収網又はフィルタ
８７ 第３ガイド
９０，９１ 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−
９６ 第２チャンバ−
９８ スクリュウ
Ｆ 浮遊物
ｈ 仕切板下端と浮遊物分離タンク底面との間の開口高さ

Claims (2)

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、該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回収装置を組込んだ浮遊物回収船において、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−、下流側を第２チャンバ−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−底部の後壁側流出口から船尾の底面側外部に通じる流出開放口を設け、該第１チャンバ−の流入口には、上向きに傾斜させた第１ガイドを設置し、該第１チャンバ−後部の前記仕切板の下端近くには、第１チャンバ−前部に向けて上向きに湾曲させた第２ガイドを設置したことを特徴とする浮遊物回収船
2. 前記浮遊物分離タンクの前記第２チャンバ−の流入口底面部に、上向きに傾斜した第３ガイドを設け、前記第２チャンバ−への流入流れを上向きにして、底面側から水面側に向かう流れを得ることを特徴とする請求項１に記載の浮遊物回収船。
   

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