(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方サブコンパートメント（Ｂ）と下方サブコンパートメント（Ｃ）と分離コンパートメント（Ｄ）とを包含し、底部に出口（１４Ａ）を有し、上方サブコンパートメント（Ｂ）が入口となる収集コンパートメント（Ａ）を備えた収集容器（１１）と、当該収集容器から前記の出口（１４Ａ）を介して水を排出する手段（１９）とを備えたところの、一定の水域に浮遊する油及び／又はその他の物質を収集する装置であって、上方サブコンパートメント（Ｂ）の横方向が、堰き止め（Ｋ）を備えた内壁（１２，１３）によって区画され、下方サブコンパートメント（Ｃ）の横方向が、前記内壁より径が大きい外壁（１５）によって区画され、分離コンパートメント（Ｄ）が、内壁（１２）と外壁（１５）によって区画され、上方サブコンパートメント（Ｂ）が、分離コンパートメント（Ｄ）と連通できる装置において、分離コンパートメント（Ｄ）の頂部にバルブ（１６、１３Ｂ）が設けられ、これが開放位置にある時、分離コンパートメント（Ｄ）と上方サブコンパートメント（Ｂ）とが連通することを特徴とする前記の収集装置
【請求項２】
前記バルブが、収集コンパートメント（Ａ）の上方サブコンパートメント（Ｂ）の周囲を取り囲んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
内壁（１２、１３）と外壁（１５）は、環状で且つ同心であることを特徴とする請求項１又は２記載の収集装置。
【請求項４】
前記バルブが、前記収集コンパートメントの上方サブコンパートメント（Ｂ）の周囲に配された環状の弁部材（１６）を含み、この弁部材は前記バルブが閉鎖位置にある時、環状内壁（１３）に位置する弁座と密閉係合することを特徴とする請求項１又は３記載の収集装置。
【請求項５】
前記弁座が、内壁（１２、１３）の下方部分（１３）上に設けられており、前記弁部材が内壁の上方部分（１２）の下端に固定され、その下端と共に可動であることを特徴とする請求項４記載の収集装置。
【請求項６】
前記内壁の上方部分（１２）の高さが、可変であることを特徴とする請求項５記載の収集装置。
【請求項７】
前記内壁の上方部分（１２）の少なくとも一部が、環状の蛇腹（１２Ｂ）によって形成されていることを特徴とする請求項６記載の収集装置。
【請求項８】
前記バルブが、そのバルブを隔てた両側の静水差圧によって開閉自在であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の収集装置。
【請求項９】
前記バルブが、内壁（１２、１３）の外側の水圧によって閉鎖されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の収集装置。
【請求項１０】
堰き止め（Ｋ）が浮力胴体（１２Ａ）によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の収集装置。
【請求項１１】
上方サブコンパートメント（Ｂ）の上部に出口開口部（２５Ａ）を設け、この開口部にライザー管（２６）を連接し、そのライザー管の上方端部に通気開口部を、それより下方の位置に溢流出口（２６Ａ）を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の収集装置。
【請求項１２】
前記溢流出口（２６Ａ）に着脱自在に接続される口（２７Ａ）と、この口から離れた底部側に排出口（２７Ｃ）とを有するところの、浮遊物を収集する収容容器（２７）をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記溢流出口（２６Ａ）が環状であり、浮遊する収容容器（２７）の口（２７Ａ）が管状であって、しかも溢流出口（２６Ａ）の上を摺動し、さらに当該溢流出口を囲んで軸方向に変位自在な締め付けリング（２８Ａ）と、その溢流出口上に位置する環状のビード（２６Ｂ）とを含む接続手段（２８）によって、前記の口（２７Ａ）が前記溢流出口に締め付けられることを特徴とする請求項１２記載の収集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ある水域の表面に浮遊する物質を収集する装置に関する。本発明の装置は、水面に浮遊するあらゆる種類の固体及び液体の汚染物質を収集するのに使用することができるが、特に水面に撒き散らされた固体物質と混じった油などを収集するのに適している。従って、本発明を、このような用途に使用した場合について説明する。
【０００２】
本発明は、また特に水中に沈められた収集容器内を横断する一定の水面をすくい取り、この収集容器内の特定の水面に汚物を堆積させていくつかの好適な方法でこれら汚物を除去するのに適したスキマー（skimmer）に関する。
【０００３】
ＷＯ９７／０７９２号及びＷＯ９９／２２０７８号にこの種の装置が開示されている。これらの装置では、収集容器はある程度の浮力を有する上方壁部からなり上方端部が汚物をすくい取る堰き止め部（weir）を形成する側壁と下方壁部とを有し、上方壁部が下方壁部に対して垂直方向に移動する。これら上下壁部は共に堰き止め部によって形成された入り口を有する収集室のコンパートメントの上部サブコンパートメントの横方向の境界を定めている。収集コンパートメントの下方サブコンパートメントは、上部コンパートメントの延長部を形成し、これと連通している。水は、収集容器の底部壁の開口部を介して収集容器から供給され、排出される。
【０００４】
ＷＯ９７／０７９２号に開示されている装置では、油は収集容器の上部コンパートメントに収容された水の表面に集められる。そして排出開口部を有する上方のプレートに対して堰き止め部が押圧され、水面の油層が排出開口部を介して強制的に好適な受け部に押し出されるように収集コンパートメント内に下側から水を供給することによって油が収集室から排出される。
【０００５】
ＷＯ９９／２２０７８号の装置では、油は、分離コンパートメント内に収容され、この分離コンパートメントは、ＷＯ９７／０７９２号の装置の側壁に類似した内部壁と外部壁との間で横方向の境界が設けられている。油は、内部壁の堰き止め部を横断して入り、内部壁によって境界が設けられた収集コンパートメント内で下方に移動する。内部壁の下方縁部で油は、分離コンパートメントに入りこみ、そこでその内部の水の表面に堆積される。分離コンパートメントは、排出開口部を有する頂部壁によって上方の境界が定められており、この排出開口部を介してＷＯ９７／０７９２号の装置と同じように収集容器内にその下側から水を供給することによって排出される。
【０００６】
内部壁によって境界が定められた収集コンパートメントの外側に分離コンパートメントを位置させることによる利点は、収集コンパートメントの外側から分離コンパートメント内へと浮遊する油が、内部壁によって限定された水平領域より大きくすることが容易にできる領域に亘って水平に分配されるということである。従って、分離コンパートメント内の油の水平方向の速度は、非常に遅く、これにより分離コンパートメントの表面に対して実質的になんら抵抗無く油を上昇させることができる。
【０００７】
あらゆる種類の固体物質は、油と共に運ばれ、油が分離コンパートメントから排出される際の問題の原因になる。ＷＯ９９／２２０７８号に開示されている装置では、このような固体物質は、収集コンパートメント頂部壁付近の分離コンパートメントの油の層の頂部に集まり、油が排出開口部から排出されてもそこに留まる傾向がある。その結果、排出開口部の下又は付近にある固体物質のみが、分離コンパートメントから排出される油と共に運び出される。
【０００８】
ＷＯ９９／２２０７８号に開示されている装置と同じ種類の装置であり、従って油が堰き止め部を横切って流れ込む分離コンパートメントを有する本発明の装置では、この問題は以下に説明するように設計された装置によって解決される。また本発明の装置は、１つまたはそれ以上の従属請求項に記載されている特徴を有する。
【０００９】
本発明を本発明の装置の態様を略式に例示した添付の図面を参照し、以下に詳述する。
【００１０】
ここで例示する態様では、本発明の装置は収集される低密度の物質を搬送する水域に浮遊するのに適しているものとして説明する。ここではこの物質は油、及びビンの蓋、プラスチック片、木材又は他のくずなどの１種類以上の固体物質と混ざった油と仮定する。しかしながら、本発明は屋外のプールの水面に浮遊する葉又は他の植物の破片などを収集するのにも適している。
【００１１】
本発明の装置の基本的構造及び作動は、ＷＯ９７／０７２９２号及びＷＯ９９／２２０７８号に開示されている公知の装置と大まかには同じなので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００１２】
公知の装置と同様に図１及び図２に示す装置は、環状の断面を有する符号１１で示す水中に沈めることが可能な収集容器１１からなる。この容器１１は、符号Ａで示す収集コンパートメントを形成する。収集容器はその頂部で環状の断面を有する円形で容器の中央に位置する内部壁上の堰き止め部Ｋによって形成された環状の開口部を有する。この内部壁は、垂直方向に移動可能な上方壁部１２と容器に対して固定された下方壁部１３とからなる。容器１１の底部には、収集コンパートメントＡが水の入り口及び出口を形成する中央開口部１４Ａを有する底部壁１４を有する。
【００１３】
収集コンパートメントＡの上部サブコンパートメントBは、上下壁部１２、１３によって部分的に横方向が限定されている。収集コンパートメントの下方サブコンパートメントＣは、環状の外壁部１５によって横方向が限定されており、外壁部の直径は、図に示すように内壁１２、１３の直径の２乃至２．５倍の大きさである。
【００１４】
内壁１３と外壁１５の間に環状の空間Ｄが形成され、この空間は下方に向かって開口し、下方壁部１３の下方縁部１３Ａで収集コンパートメントの上方サブコンパートメントＢと常に連通しており、当然のことながら下方サブコンパートメントＣとも連通している。
【００１５】
空間Ｄは、その頂部で外壁１５の内方に向いたフランジ１５Ａと環状の頂部壁１６によって部分的に制限されており、頂部壁の外方縁部は、フランジ１５Ａに固定されており、内方縁部は、下方の内壁１３の上方縁部上に位置している。図面に示した状態で下側から見ると凸状の僅かに可撓性を有するポリウレタン製の環状壁部１６は、壁部１６の下面と、内壁１３の上方縁部１３Ｂとの間で環状の間隙Ｒ（図２に示す）を開口するために上方に移動する。
【００１６】
環状の上方壁部１２は、浮力を有するリング１２Aとアコーディオン型の蛇腹１２Bとからなり、リングの上部は、堰き止めKを形成し、蛇腹の上方端部はリングに取り付けられ、下方端部は壁部１６の内方縁部に取り付けられている。
【００１７】
壁部１２の質量は、水中で特定の正の浮力を有するようにその容量と整合している。壁部１２が水中に沈められ、重力及び静水揚力以外の力が作用しない時、その上方縁部は、従って僅かに水面上に出る。
【００１８】
収集容器１１の底部壁１４から僅かに間隙をおいて設けられているのは、円形のプレート１７であり、その周縁部１７Aと外壁１５の内方の間には空間が設けられており、これによりこの外壁と共に環状の通路を形成し、この通路を介して水が収集コンパートメントAから底壁の開口部１４Aを介して周囲の水域へと流れる。当然のことながら、逆の方向にも水が流れる。
【００１９】
収集コンパートメントと収集容器の周りの水域間で水を搬送するために符号１９で示した可逆式ポンプが設けられている。このポンプ１９は、底部壁開口部１４A内に位置したプロペラ形状のポンプ手段からなる。ポンプ１９のハウジング１９Bは電気駆動ポンプモーター１９Cと、電気式制御ユニット（図示せず）と、１つ以上のバッテリーである電力源（図示せず）とを収容する。これとは別にモーターを太陽電池で駆動させてもよい。ポンプ１９は、支柱２０（図では１つだけ示している）によって底部壁１４に可動に固定されており、この支柱にはプレート１７と内壁の下方壁部１３の外方にそして僅かに上方に向いたフランジ１３Cも固定されている。
【００２０】
複数の例えば円周上に均等に間隔をおいて設けられたねじ山を有する３本のロッド２１が、外壁１５のフランジ１５Aに固定されている。各ロッドは、ブラッケト２３の浮力体２２を支持する。ブラッケトの高さ、つまり収集容器１１上の浮力体の高さは、ナット２４によって調節可能である。
【００２１】
ブラッケト２３は、内壁１２、１３上に直接位置する固定された水平方向に延びるプレート２５を支持する。内壁と同心の出口開口部２５Aが、プレート２５に設けられており、垂直方向に直立したライザー管２６が、出口開口部と接続している。ライザー管２６の上端部は、通気孔を形成するために開口しており、横方向に向いた出口栓２６Aが管２６にその開口上方端部の真下に設けられている。受け容器、（この場合プラスチックであるが、ホースでもよい）の口が後述の方法で接続手段２８によって栓２６Aに接続している。栓２６Aの自由端部には環状ビード２６Bが設けられている。このビードと管２６の間で、栓２６Aが締め付けリング２８Aを支持し、このリングは加圧リング２８Bによって栓の自由端部の方へ締め付けられる。締め付けリング２８Aの内方に向いた円錐状のネック部２８Cは、管２６から外方へと向けられている。
【００２２】
プラスッチクシートで製せられ、最初は平坦な受け袋２７には、管状の口２７Aが設けられている。袋２７は受け部としての役割を果たすように栓２６Aに接続されると、締め付けリング２８Aが管２６の方へ押され、袋の口２７Aは、その端部が可撓性の膨張可能なネックリング２７Bに亘って引っ張られるとリング２７Bと共にビード２６B上を引っ張られる。締め付けリング２８Aが開放されると、そのネック部２８Cはネックリング２７Bと環状のビード２６Bに対して袋２７の口２７Aを締め付ける（図３参照）。
【００２３】
受け袋２７の口２７Aから離れた端部には排水を下方に向ける小さな錘２７Dを有する短い開口した環状の排水管が設けられている。
【００２４】
プレート２５の下側には出口開口部２５Aが、環状の密閉リップ部２９に囲まれており、この密閉リップは堰き止めKを形成する浮力リング１２Aの上方端部と協働してプレート２５と堰き止めK間の間隙Sを密閉する。
【００２５】
本発明の収集装置が一定の水域、例えば開放された水面又はプール又は浮遊するブーム（boom）で囲まれた領域などのより限られた領域に置かれた時、収集コンパートメントAは直ぐに水で満たされ、装置全体は水面がプレート２５のレベルより僅かに下方に位置するように水面に対してある高さをもって位置する（図１参照）。この位置において、浮力リング１２Aが密閉リング部２９と係合する。平らな受け袋２７は、下方に向けられた排水管２７Cと共に水上に浮遊する。
【００２６】
ポンプ１９が作動して収集コンパートメントAから水が、下方へと収集装置の周りの水域に汲み出される時、上部壁１２が水面に対してオーバーフローの位置にある堰き止めK内に位置し、これにより収集コンパートメントAには水、油及び全てのこれらに同伴する固体物質が連続的に供給される。上部壁１２は、装置内に入り込む水の量に対して汲み出される水の量に応じて水面に対して自己制御する。従って、上部壁１２は、常に流入する水と流出する水のバランスを維持するようになっている。
【００２７】
ポンプ１９によって水が下方に流れることによって、収集コンパートメントAの中央上部サブコンパートメントB内へと水と油が流れ、下方壁部１３の水平方向に延びる下方縁部１３Aを越えて、外方壁部の方へと外側に流れる。水と油が下方縁部１３Aの下の収集コンパートメントAの下方サブコンパートメントCに入ると、水と油は、壁部１２、１３によって形成された上方サブコンパートメントBの水平方向の断面より実質的に大きい水平断面に亘ってコンパートメントD内で水平方向に配分される。
【００２８】
その結果、水平方向への流れの速度は、著しく減少する。堰き止めKを横断する水とそれと同伴する油と固体物質は上方サブコンパートメントでの比較的早い流速によって壁１６とフランジ１５Aの下側の環状のコンパートメントDに流れ、水、油及び固体物質は、その低い密度によりコンパートメントDの上方部分内へと上昇することができる。油と固体物質は、従ってコンパートメントDの頂部に堆積し、水と分離され水面に層を形成する。
【００２９】
収集コンパートメントAの上からその内部へと水が流れ込み、分離コンパートメントDで上述のように油が分離される間、壁部１６はこの上側に作用する静水圧力によって押圧され壁１３の上方縁部１３Bと密閉係合する。この圧力は、浮力リング１２Aの周りの水面が浮力リングの内側の水面より高いので、蛇腹１２Bの内側の対応するレベルでの静水圧力より大きい。従って、壁部１３の上方縁部１３Bと共に壁部１６は、フラップ式のバルブとして作用し、このバルブは分離コンパートメントD内の水面に堆積する油がそこから逃げるのを防ぐことになる。
【００３０】
適当な時間、収集が続けられた後、電気制御ユニット（図示せず）が、分離コンパートメントD内の超音波による十分な量の油が堆積されたことを示す信号に応じてポンプを逆転させ、これによりポンプは水を収集容器１１内に汲み入れる。その結果、その中の水のレベルは、上昇し、上方壁部１２上の浮力リング１２Aが、プレート２５上の密閉エレメントと接触し、間隙Sが密に閉じられるように密閉する。
【００３１】
このように密閉されると壁部１６に亘る最終的な静水圧力は、逆になり壁部１６はその外方縁部を中心に上方へと揺動し、その下側と壁部１３の上方縁部間の環状の間隙Rを開口する。この状態を図２に示す。ここでは壁部の円錐形状が、図１に示したものと逆に向いている。油が低密度であるので、分離コンパートメント内の油は、収集コンパートメントAの上方サブコンパートメントB内へと上方に流れ、壁部１２の内側の水面上に堆積する。図２に示すようにこの位置にある壁部１６は、内方及び上方に傾斜し、分離コンパートメントB内に堆積し且つ壁部１６の下側に保持されたたすべての固体物質は、油と共に運ばれる。
【００３２】
さらに収集容器内に水を汲み入れることにより油はその下の水によってライザー管内を強制的に上昇させられ、収集装置の周りの水に浮かぶ受け袋２７内へと栓２６Bを介して排出される。袋内の必要な換気は、栓２６A及び管２６の上方開口端部を介して行われる。受け袋２７内に油と共に運び込まれた水は、その中で下層を形成し、配水管２７Cを介して排出される。
【００３３】
管２６内に位置し且つ実質的に全ての油が排出されたことを示す超音波センサー３１によって提供される新しい信号に反応して、ポンプ１９は再び逆動し、上述の作動を繰り返す。受け袋２７が既に満たされた場合、当然のことながらその作動が繰り返される前に新しい袋と取り替えなければならない。受け袋２７が栓２６Aから取り外される時、その口２７Aと排水口２７Cはプラスッチク製のクリップなどで容易に閉じることができ、その際袋は好適な方法で処理される。
【００３４】
上述の説明から明らかなようにフラップバルブとして作用する壁部１６とバルブシートとして作用する壁部１３の上方縁部１３Bは、間隙Rの開閉を制御するバルブを構成し、この間隙Rはバルブを横断する静水差圧の方向に応じて分離コンパートメントDからの出口を形成する。この差圧は、ポンプ１９によって発生する流れの方向に応じて方向を変える。例示した態様では、ポンプ１９は超音波センサー３０、３１によって発生する信号に応じて自動的に制御されるが、これとは別の方法で制御することも可能である。
【００３５】
図示していない本発明の装置の態様では、WO９９／２２０７８号に開示されている装置の上下壁部のように内壁の上下部分を円筒状及び望遠鏡状に構成される。その態様では、上方壁部は分離コンパートメント内の油と固体物質が、分離コンパートメントと収集コンパートメント間のバルブが開いている時、即ち上方壁部が最上位置に上昇した時、上方サブコンパートメント内へと上方及び内方へと流れる。ここで例示していない他の変形例も添付の請求の範囲記載にされている本発明の範囲内である。
【００３６】
例示した受け部内に集められた物質を排出するためのシステムは、WO９９／０７９２号及びWO９９／２２０７８号に開示されている装置のように集められた物質を上方に排出し受け部に搬送する他の装置にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  油が集められる作動状態にある本発明の装置の縦断面図。
【図２】  油が堆積され、油と共に運ばれた総ての固体物質が受け部へと排出される作動状態を示す本発明の装置の縦断面図。
【図３】  図１及び図２の拡大図。
【図４】  図１及び図２に示す受け部の平面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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