JP7045038B2 - 気泡式水質汚濁防止フェンス - Google Patents

Description

本発明は海洋、溜池、湖沼等の水域で使用できる気泡式水質汚濁防止フェンスに関し、特に流体の供給切り替えにより浮沈可能な気泡式水質汚濁防止フェンスに関する。

大規模自然災害や油の流出事故等によって発生した流出油を放置すると、周辺の岸壁や船舶、或いは精油施設、海上プラットホーム等に付着するだけでなく、燃焼事故等の二次的災害を誘発する危険がある。

流出油等の拡散防止手段である浮上式水質汚濁防止フェンスとしては、柱状のフロートに沿ってスカートを垂下したオイルフェンスが広く知られていて、作業船に搭載したオイルフェンスを岸壁や船舶等の周囲に展張した後、潜水作業によって水底アンカーに接続して位置決めしている。（特許文献１等）

捕捉した流出油がスカートの下を潜り抜けて外部へ流出する場合があることから、特許文献２，３にはオイルフェンスの内方に沿って気泡発生管を取り付け、気泡発生管を通じて水中に無数の気泡を発生させることで上昇水流を形成し、この上昇水流を利用して流出油の流出を抑止することが開示されている。

特開平４－６４６１４号公報 特開昭５３－９２５３５公報 実開昭５９－６１３３４号公報

従来の水質汚濁防止フェンスには次のような問題点があった。
＜１＞流出油の拡散防止効果を高める最大の手法は、水質汚濁防止フェンスの展張時間をできるだけ短くして早期にバリアを形成することである。
従来は浮上式水質汚濁防止フェンスの展張作業に多くの時間がかかり、展張時間を短くすることに限界があった。
＜２＞浮上式水質汚濁防止フェンスは風や波浪の影響を受けて流され易いだけでなく、航路上に展張したときは船舶航行の障害となる。
＜３＞使用目的を終えた浮上式水質汚濁防止フェンスには流出油が付着しているため、水質汚濁防止フェンスの回収作業に多くの時間と労力を要するうえに、流出油で汚れた水質汚濁防止フェンスは再使用が難しいために廃棄処分となっていて不経済である。
＜４＞浮上式水質汚濁防止フェンスの一部に気泡発生管を一体に取り付けたタイプでは、気泡発生管の水中抵抗が増すために水質汚濁防止フェンスの展張作業と回収作業により多くの作業時間と労力を要する。
＜５＞気泡発生管を浮上式水質汚濁防止フェンスと別体にした場合には、水質汚濁防止フェンスと気泡発生管の展張作業を個別に行わなければならず、作業性がきわめて悪くなる。
＜６＞エアを送気すると気泡発生管に浮力が発生するため、この浮力による浮上を防止し得るだけの重量を気泡発生管に予め付与しておく必要がある。
浮上防止のための重量を付与するために気泡発生管を金属製の管体で形成した場合には、気泡発生管を湾曲させて展張することができず、またフレキシブル構造の気泡発生管に重錘を一体に付設した場合には、重量物の気泡発生管が水底に引き摺られて展張作業がし難いだけでなく、水底の岩や突起物等に衝突して気泡発生管に損傷が生じ易いといった問題がある。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、浮沈帯の設置作業と撤去作業を短時間のうちに簡単に行える、気泡式水質汚濁防止フェンスを提供することにある。
さら本発明の他の目的は、船舶航行の障害とならず、回収して繰り返しの使用が可能な気泡式水質汚濁防止フェンスを提供することにある。

本発明は、気泡の放出に伴い水中にカーテン状の上昇水流が形成される気泡式水質汚濁防止フェンスであって、重錘が付設された浮沈帯と、前記浮沈帯に対してエアまたはバラスト水を択一的に供給可能な気水供給装置とを具備する。前記浮沈帯は気水供給装置からのエアの連続供給を受けて気泡を発生する散気路と、前記散気路と並設され、気水供給装置からのエアまたはバラスト水の供給を受けて浮沈帯の浮力調整が可能な浮力調整路とを具備していて、前記浮力調整路にエアまたはバラスト水を充填することで前記浮沈帯の浮力を調整可能に構成してある。
本発明の他の形態において、気水供給装置は送気ポンプと送水ポンプとを具備していて、前記送気ポンプまたは送水ポンプを通じて浮沈帯に対してエアまたはバラスト水を択一的に供給可能である。
本発明の他の形態において、浮沈帯と気水供給装置との間が複数の配管を介して接続されていて、前記複数の配管に介装された開閉バルブの開閉により散気路へ向けたエアの供給と、浮力調整路へ向けたエアまたはバラスト水の供給の切り替えが可能に構成されている。
本発明の他の形態において、重錘の重量は、浮力調整路にエアを充填したときに浮沈帯を浮上でき、かつ浮力調整路にバラスト水を充填した状態で浮沈帯の散気路にエアを連続供給して気泡を放出しているときに浮沈帯の沈降を維持できる重量に設定してある。
本発明の他の形態において、浮力調整路は浮沈帯の全長に亘ってＵ字形に折り返して形成されていてもよいし、浮沈帯の全長に亘って直線状に形成されていてもよい。
本発明の他の形態において、浮力調整路の一部にドレーン管が接続してあり、ドレーン管を通じて浮力調整路内に充填されたエアまたはバラスト水が外部へ排出可能である。

本発明に係る気泡式水質汚濁防止フェンスは少なくともつぎのひとつの効果を奏する。
＜１＞浮力調整路に対するエアまたはバラスト水の充填を切り替えることで浮沈帯の浮力を調整可能であるから、浮沈帯の設置作業と撤去作業を短時間のうちに簡単に行うことができる。
＜２＞航路上に気泡式水質汚濁防止フェンスを設置しても、浮沈帯を沈降させることで船舶の航行の障害とならずに済むと共に、浮沈帯が損傷を受けない。
＜３＞浮沈帯は流出油の付着がないので、回収した浮沈帯を繰り返し使用することができて経済的である。

本発明の実施例１に係る気泡式水質汚濁防止フェンスの全体説明図 図１に示した気泡式水質汚濁防止フェンスのモデル図 浮沈帯を浮上させたときの気泡式水質汚濁防止フェンスのモデル図 浮沈帯を沈降させた図２におけるIV－IVの断面図 浮沈帯を沈降させた状態で上昇水流を形成したときの気泡式水質汚濁防止フェンスのモデル図 実施例２に係る他の浮沈帯の縦断面図 図６におけるVII－VIIの断面図

以下、図面を参照しながら本発明の、気泡式水質汚濁防止フェンスについて詳細に説明する。

［本発明の構成］
＜１＞気泡式水質汚濁防止フェンスの概要
図１，２を参照して説明すると、本発明に係る気泡式水質汚濁防止フェンス１０は、可撓性を有し、長手方向に沿って気泡を放出可能なチューブ状の浮沈帯２０と、浮沈帯２０に対してエア（圧縮空気）またはバラスト水を択一的に供給可能な気水供給装置３０と、浮沈帯２０と気水供給装置３０との間を接続する複数の配管とを具備する。
本発明の気泡式水質汚濁防止フェンス１０は従来フェンスのようなフロートやスカートを具備せずに、水中の浮沈帯２０から放出される気泡群５１により生じる上昇水流５０を利用して流出油５３の拡散を防止するものである。

＜２＞浮沈帯
浮沈帯２０は内部に散気路２１と浮力調整路２２を並設した可撓性を有する中空構造体であり、その一部に重錘２３が一体に付設されている。
浮沈帯２０の全長は使途に応じて適宜選択が可能である。

＜２．１＞散気路
散気路２１は水中で気泡群を発生させるため専路であり、浮沈帯２０の全長に亘って連続して形成されている。
散気路２１はその基端が開放されていると共に、先端が閉塞されている。
散気路２１の周面にはその長手方向に沿って複数の散気孔２４が形成されていて、散気路２１の基端から連続供給したエアが複数の散気孔２４から放出し得るようになっている。

＜２．２＞浮力調整路
浮力調整路２２は浮沈帯２０の浮力を調整するための専用路であり、浮力調整路２２内にエアまたはバラスト水を択一的に供給することで浮沈帯２０の浮力調整が可能である。
本例では浮力調整路２２を浮沈帯２０の全長に亘ってＵ字形に折り返し、浮力調整路２２の両端を浮沈帯２０の一端に露出させて形成した形態について説明するが、浮力調整路２２は折り返さずに直線状でもよい。

＜２．３＞流路の形成例
本例では散気路２１や浮力調整路２２に市販のホース、チューブまたはパイプを適用した形態について示すが、軟質樹脂製の柱状体の内部を穿設して散気路２１や浮力調整路２２を形成してもよい。
市販のホース、チューブまたはパイプで代用する場合は、これらがばらけないようにネット製の筒袋２５に内挿して一体化してもよいし、複数箇所をバンド材で結束して一体化してもよい。

＜２．４＞重錘
本発明は重錘２３の重量のみで浮沈帯２０の浮力調整をしようとするものではなく、浮力調整路２２へ供給する流体（エアまたはバラスト水）を選択することで、浮沈帯２０の浮力を調整し得るように構成した。
浮沈帯２０の浮力調整手段として、重錘２３と浮力調整路２２へ供給する流体（エアまたはバラスト水）の切り替えの組み合せを採用したのは、浮沈帯２０の浮上および沈降を遠隔操作して、浮沈帯２０の展張作業と撤去作業を円滑に行うためである。
重錘２３には、例えば金属製鎖や金属板等を適用できる。
本例では筒袋２５の一部に重錘２３を一体に付設した形態を示すが、浮沈帯２０の一部であれば重錘２３の取付け位置に制約はない。

＜２．５＞重錘の重量
重錘２３は浮沈帯２０の浮上を妨げない補助的な錘である。
重錘２３の重量は、浮力調整路２２にエアを充填したときに浮沈帯２０を浮上でき、かつ浮力調整路２２にバラスト水を充填した状態で浮沈帯２０の散気路２１にエアを連続供給したときに浮沈帯２０の沈降を維持できる重量に設定してある。
すなわち、浮力調整路２２に対してエアの充填量とバラスト水の充填量を適宜選択することで、浮沈帯２０の浮力を任意に調整することができる。

＜３＞気水供給装置
気水供給装置３０は浮沈帯２０の散気路２１に対してエアを供給すると共に、浮力調整路２２に対してエアまたはバラスト水を供給するための装置である。
図２を参照して説明すると、少なくとも気水供給装置３０は送気ポンプ３１と送水ポンプ３２を具備している。

＜３．１＞散気路への送気手段
送気ポンプ３１の吐出側と散気路２１の基端の間に給気管４０が接続されていて、給気管４０を通じて散気路２１へエアを連続供給し得るようになっている。

＜３．２＞浮力調整路への流体供給手段
さらに送気ポンプ３１の吐出側と浮力調整路２２の一端との間に共有管４１が接続され、共有管４１と送水ポンプ３２の吐出側との間に三方向の切替弁３３が介装してあって、切替弁３３の切り替えにより、共有管４１を通じて浮力調整路２２へ向けたエアまたはバラスト水の供給が可能である。

＜３．３＞ドレーン管
浮力調整路２２の他端にはドレーン管４２が接続してあり、浮力調整路２２へ供給したエアまたはバラスト水を外部へ排出できるようになっている。
なお、図２中の符号３４～３６は各管４０～４２に介装した開閉バルブであり、各開閉バルブ３４～３６を開閉操作することで各管４０～４２の流路が開閉可能である。

図２では浮沈帯２０に対してエアまたはバラスト水を択一的に供給する供給回路の一例を示すものであり、エアまたはバラスト水の供給回路はこれに限定されるものではない。
また本例では複数の管４０～４２の接続位置を浮沈帯２０の一端部に揃えた形態について示すが、浮沈帯２０に対する複数の管４０～４２の接続位置は適宜選択が可能であり、例えば複数の管４０～４２を浮沈帯２０の中央部に接続してもよい。

［気泡式水質汚濁防止フェンスの使用方法］
図面を参照しながら気泡式水質汚濁防止フェンス１０の使用方法について説明する。

＜１＞浮沈帯の展張
浮沈帯２０はロール状に巻き取った状態か、または折り畳んだ状態で現場へ搬入し、流出油の捕捉範囲に亘って展張する。
浮沈帯２０の展張方法としては、作業船に搭載して展張してもよいし、浮沈帯２０の先端にロープを接続して牽引して展張してもよい。
この際、浮沈帯２０には複数の管４０～４２を接続しておく。

図３を参照して浮沈帯２０の展張作業について詳しく説明する。
浮沈帯２０を展張する際には、気水供給装置３０の送気ポンプ３１を短時間だけ稼動して、浮沈帯２０の浮力調整路２２内にエア３８を充填する。浮力調整路２２内にエア３８を充填したら、共有管４１およびドレーン管４２に介装した開閉パルブ３４、３５を閉じて浮力調整路２２内にエア３８を封入する。

浮力調整路２２にエア３８を封入することで浮沈帯２０の浮力が増すので、浮沈帯２０を浮上させた状態で展張することができる。
したがって、浮沈帯２０を展張する際に浮沈帯２０が水底Ｇの不陸に引っ掛かったり、浮沈帯２０が引き摺られて損傷したしりするといった心配がなくなる。
さらに浮沈帯２０の断面形が従来のオイルフェンスと比べて小さく、水に対する抵抗が格段に小さいため、小さな力で浮沈帯２０を展張することができる。

＜２＞浮沈帯の沈降
図３，４を参照して説明すると、浮沈帯２０の展張作業中または展張作業後に、ドレーン管４２に介装した開閉バルブ３５を開弁した状態で送水ポンプ３２を稼動して、浮力調整路２２内にバラスト水３７を供給する。
バラスト水３７の充填に伴い浮力調整路２２内のエア３８がドレーン管４２を通じて外部へ排気されることで、浮沈帯２０の浮力が漸減しつつ浮沈帯２０の自重が漸増する。
このように、浮力調整路２２内のエア３８をバラスト水３７に置換するだけの簡単な操作で以て、短時間のうちに浮沈帯２０を水底Ｇへ向けて沈降させることができる。
水底Ｇに着底させた後は浮沈帯２０を自重で位置決めしてもよいし、水底アンカーに接続して位置決めしてもよい。
開閉バルブ３５を閉弁し、供給管４１の基端から少量のエアまたはバラスト水を追加補充して浮力調整路２２内に封入したバラスト水３７を加圧状態にしておけば、波力等の外力を受けても浮沈帯２０が不用意に変形するのを防止できる。
また浮沈帯２０の展張位置が船舶の航路と重なっても、浮沈帯２０を沈降させることで船舶の航行の障害とならず、しかも浮沈帯２０が損傷を受けないで済む。

＜３＞気泡群による上昇水流の発生（バブルカーテンの形成）
図５を参照して説明すると、浮沈帯２０は、浮力調整路２２内の全域にバラスト水３７が封入された状態で水底Ｇに着底している。
この状態で、送気ポンプ３１を連続稼動して、浮沈帯２０の内部の散気路２１へエア３８を連続供給する。
散気路２１へエアを連続供給することで浮沈帯２０に浮力が生じるが、この浮力に対抗し得るように重錘２３の重量とバラスト水３７の重量が関係付けられているので、散気路２１へエア３８を連続供給しても浮沈帯２０が浮上することない。

散気路２１へ供給されたエアは散気孔２４を通じて噴出されて気泡群５１を形成し、気泡群５１が浮上する際に周囲の水を巻きこんでカーテン状に上昇水流５０が形成される。
この上昇水流５０により流出油５３の拡散を効果的に抑制することができる。
上昇水流５０は水底Ｇから水面までの高さに亘ってカーテン状に連続して形成されるので、流出油５３が上昇水流５０の下を潜り抜けて外部へ流出する心配もない。
流出油５３は上昇水流５０により拡散が抑制されるので、浮沈帯２０に流出油５３が付着することはない。

＜４＞撤去
図４，３を参照して浮沈帯２０の撤去作業について説明する。
気泡式水質汚濁防止フェンス１０の使用目的を終えたら、ドレーン管４２に介装した開閉バルブ３５を開弁した状態で送気ポンプ３１を稼動して浮力調整路２２内へエア３８を供給して、浮力調整路２２内のバラスト水３７をエア３８に置換する。
エア３８の供給に伴い、浮力調整路２２内のバラスト水３７はドレーン管４２を通じて外部へ排出される。
浮力調整路２２内のバラスト水３７をエア３８に置換したら、共有管４１およびドレーン管４２に介装した開閉バルブ３４、３５を閉弁して浮力調整路２２内にエア３８を封入する。
浮力調整路２２の全域にエア３８を充填することで浮沈帯２０の浮力が漸増しつつ、浮沈帯２０の自重が漸減するので、図４に示した浮沈帯２０が図３に示すように浮上する。

このように本発明では、浮力調整路２２内にエア３８を充填するだけの操作で以て、浮沈帯２０を浮上させることができるので、浮沈帯２０を簡単に撤去することができる。
浮沈帯２０には流出油５３が付着しないので、付着油の除去作業を省略できると共に、回収した浮沈帯２０を繰り返し使用できるのできわめて経済的である。

海上プラットホーム等において、流出油の拡散防止のために停泊中の船舶の周囲の水底に気泡発生管を沈めて常設しておくことが知られている。
気泡発生管を水底に常設した場合には、気泡発生管が船舶のアンカーに引き摺られて損傷する危険性がある。
これに対して、船舶の周囲に浮沈可能な浮沈帯２０を設置した場合には、既述したように沈降させた浮沈帯２０を通じてバブルカーテンを形成することで流出油の拡散を防止しつつ、船舶のアンカーの引き上げ時は浮沈帯２０を浮上させるだけでアンカーによる損傷を回避することができる。

以降に他の実施例について説明するが、その説明に際し、前記した実施例１と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図６，７を参照して浮沈帯２０の他の実施例について説明する。
実施例１では浮力調整路２２を単管で構成する形態について説明したが、浮力調整路２２を先端が閉鎖された外管２２ａと、外管２２ａに内挿されて先端が開放された内管２２ｂとからなる多重管で構成してもよい。
本実施例では、内管２２ｂの中心路２２ｃと、両管２２ａ，２２ｂの周面管に形成された環状路２２ｄとが連通して形成されていて、中心路２２ｃまたは環状路２２ｄの基端に対してバラスト水３７またはエア３８を個別に給排し得るように複数の配管を介して気水供給装置と接続されている。
浮力調整路２２を構成する中心路２２ｃと環状路２２ｄの連続した空間内にバラスト水３７またはエア３８を択一的に供給することで浮沈帯２０の浮力を調整することが可能である
本実施例にあっては先の実施例１と同様の作用効果を奏する。

先の実施例１，２では浮沈帯２０の全長が一定寸法である形態について説明したが、浮沈帯２０の全長を調整可能に構成してもよい。
浮沈帯２０の全長を調整するには、例えば浮沈帯２０を複数の分割体で構成し、分割体を継ぎ足すことで浮沈帯２０を任意の長さに延長することができる。
浮沈帯２０の全長を調整する他の形態としては、例えば浮沈帯２０を同軸線上で重合させた複数のスライド管で構成し、スライド管をスライド伸縮させることで浮沈帯２０の全長を調整するようにしてもよい。

１０ 気泡式水質汚濁防止フェンス
２０ 浮沈帯
２１ 散気路
２２ 浮力調整路
２３ 重錘
２４ 散気孔
２５ 筒袋
３０ 気水供給装置
３１ 送気ポンプ
３２ 送水ポンプ
３３ 切替弁
３４～３６ 開閉バルブ
３７ バラスト水
３８ エア
４０ 給気管
４１ 共有管
４２ ドレーン管
５０ 上昇水流
５１ 気泡群

Claims (7)

1. 気泡の放出に伴い水中にカーテン状の上昇水流が形成される気泡式水質汚濁防止フェンスであって、
   重錘が付設された浮沈帯と、
   前記浮沈帯に対してエアまたはバラスト水を択一的に供給可能な気水供給装置とを具備し、
   前記浮沈帯は気水供給装置からのエアの連続供給を受けて気泡を発生する散気路と、
   前記散気路と並設され、気水供給装置からのエアまたはバラスト水の供給を受けて浮沈帯の浮力調整が可能な浮力調整路とを具備し、
   前記浮力調整路にエアまたはバラスト水を充填することで前記浮沈帯の浮力を調整可能に構成したことを特徴とする、
   気泡式水質汚濁防止フェンス。
2. 前記気水供給装置は送気ポンプと送水ポンプとを具備していて、前記送気ポンプまたは送水ポンプを通じて浮沈帯に対してエアまたはバラスト水を択一的に供給可能であることを特徴とする、請求項１に記載の気泡式水質汚濁防止フェンス。
3. 前記浮沈帯と気水供給装置との間が複数の配管を介して接続されていて、前記複数の配管に介装された開閉バルブの開閉により散気路へ向けたエアの供給と、浮力調整路へ向けたエアまたはバラスト水の供給の切り替えが可能に構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の気泡式水質汚濁防止フェンス。
4. 前記重錘の重量が、浮力調整路にエアを充填したときに浮沈帯を浮上でき、かつ浮力調整路にバラスト水を充填した状態で浮沈帯の散気路にエアを連続供給して気泡を放出しているときに浮沈帯の沈降を維持できる重量に設定してあることを特徴とする、請求項１に記載の気泡式水質汚濁防止フェンス。
5. 前記浮力調整路が浮沈帯の全長に亘ってＵ字形に折り返して形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の気泡式水質汚濁防止フェンス。
6. 前記浮力調整路が浮沈帯の全長に亘って直線状に形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の気泡式水質汚濁防止フェンス。
7. 前記浮力調整路の一部にドレーン管が接続してあり、ドレーン管を通じて浮力調整路内に充填されたエアまたはバラスト水が外部へ排出可能であることを特徴とする、請求項４または５に記載の気泡式水質汚濁防止フェンス。

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