(57)【要約】  油と水などの混合密度流体や油性沈殿物を含有した水などを分離する油水分離器、移動可能なタンク内牽引式および固定式ブーム封じ込めシステム。油水分離器は、逆であるが相乗的な分離モードで並行に動作する少なくとも２つの油分離チャンバを採用する。油分離チャンバは、部分真空源を使用して流を一方のチャンバに引き込むと同時に、真空源を除去することによって流の他方のチャンバへの流入を停止して、両チャンバ間で単独の混合密度流体流の分布を互い違いに設定する。該装置により、各チャンバは、（ａ）部分真空がかけられて、油が能動的に分離され除去される状態と、（ｂ）部分真空源が除去されて、水が受動的に分離され除去される状態との間で切り替わる。油水分離器は、簡易な輸送、アクセス、適用のために軽量かつコンパクトである迅速配備浄化キットを含む。
2018517560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油水分離器であって、
第１の油分離チャンバへ供給する第１の分配岐路と第２の油分離チャンバへ供給する第２の分配岐路とを有する油水マニホルドへ供給する油水主管と、
前記油分離チャンバがそれぞれコンポーネントとして、
（ｉ）側壁を介して水平に接合されて、流体を収容する略封止筐体を画定する上部および下部と、
（ｉｉ）前記チャンバの下部に位置し、前記油水主管からの分配岐路を受け入れて、前記油水主管から前記チャンバへの油水流路を画定する油水入口と、
（ｉｉｉ）前記チャンバの下部に位置し、前記チャンバの内部から外部への水流路を画定する水出口と、
（ｉｖ）前記チャンバの上部に位置し、前記チャンバの内部から外部への油流路を画定する油出口と、
（ｖ）前記チャンバの上部に位置し、前記チャンバの外部から内部への空気流路を画定する空気入口と、
（ｖｉ）前記油水入口、前記水出口、前記油出口及び前記空気入口と流体連通し、その流路を調節する弁を備える弁システムであって、
前記油水入口の油水流路と前記油出口の油流路を開放し、前記空気入口の空気流路と前記水出口の水流路を閉鎖する第１の弁設定（ａ）と、
前記油水入口の油水流路と前記油出口の油流路を閉鎖し、前記空気入口の空気流路と前記水出口の水流路を開放する第２の弁設定（ｂ）と、を有し、
前記第１および第２の油分離チャンバ間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定する弁制御システムと、
を備える油水分離器。
【請求項２】
前記油水流路が油水入口弁によって調節され、前記油水主管からの混合密度流体流を、開放時に前記チャンバ内へ導き、閉鎖時に逆流を防止し、
前記水流路が水出口弁によって調節され、水などの油よりも重い流体流を、開放時に前記チャンバ外へ導き、閉鎖時に逆流を防止し、
前記油流路が油出口弁によって調節され、油などの水より軽い流体流を、開放時に前記チャンバ外へ導き、閉鎖時に逆流を防止し、
前記空気流路が空気入口弁によって調節され、空気流を、開放時に前記チャンバ内へ導き、閉鎖時に逆流を防止し、
前記第１の弁設定（ａ）では、前記油水入口弁と前記油出口弁を開放し、前記空気入口弁と前記水出口弁を閉鎖し、前記第２の弁設定（ｂ）では、前記油水入口弁と前記油出口弁を閉鎖し、前記空気入口弁と前記水出口弁を開放する、
請求項１に記載の油水分離器。
【請求項３】
前記下部が水面または水面下に位置し、前記上部が水面上に位置する、請求項２に記載の油水分離器。
【請求項４】
前記弁制御システムが１つ以上の弁アクチュエータと流体流を備えて、前記弁を開閉させる、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項５】
前記１つ以上の弁アクチュエータが、前記第１および第２のチャンバ内の流体状態を感知する１つ以上のセンサと通信し、前記流体状態に応答して反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定する１つ以上のアクチュエータ制御弁を含む、請求項４に記載の油水分離器。
【請求項６】
前記流体状態が、油面、水面及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項５に記載の油水分離器。          
【請求項７】
前記油水入口弁と前記水出口弁が自動調節逆止弁であり、前記空気入口弁と前記油出口弁がアクチュエータ制御弁である、請求項４に記載の油水分離器。
【請求項８】
前記油水入口逆止弁がフラップ弁であり、前記水出口逆止弁がフロートボール弁である、請求項７に記載の油水分離器。
【請求項９】
前記空気入口弁が前記第１および第２の油分離チャンバによって共用され、共用空気入口弁が少なくとも二位置三方アクチュエータ制御弁である、請求項７に記載の油水分離器。
【請求項１０】
前記第１および第２の油分離チャンバの空気流路が空気マニホルドを通じて主空気出口に統合され、前記空気マニホルドが共用空気出口弁を備える、請求項９に記載の油水分離器。
【請求項１１】
前記油出口弁が前記第１および第２の油分離チャンバによって共用され、共用油出口弁が少なくとも二位置三方アクチュエータ制御弁である、請求項７に記載の油水分離器。
【請求項１２】
前記第１および第２の油分離チャンバの油流路が油マニホルドを通じて主油出口に統合され、前記油マニホルドが前記共用油出口弁を備える、請求項１１に記載の油水分離器。
【請求項１３】
前記弁制御システムが１つ以上の自動調節逆止弁と、切替回路と前記第１および第２のチャンバ内の流体状態を感知するセンサと連通する１つ以上の弁アクチュエータとを備え、前記第１および第２の油分離チャンバ間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定する、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項１４】
部分真空を生じさせるために密封容積からガスを除去するポンプをさらに備える、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項１５】
前記ポンプが真空ポンプである、請求項１４に記載の油水分離器。
【請求項１６】
流体トラップが前記油流路と流体連通し、前記油出口の下流で前記ポンプの上流に配置される、請求項１４に記載の油水分離器。
【請求項１７】
前記油水入口への前記油水流路が低乱流流路である、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項１８】
前記低乱流流路が約３０度以下の屈曲角度を有するほぼ遮られない導管である、請求項１７に記載の油水分離器。
【請求項１９】
前記屈曲角度が約２２．５度である、請求項１８に記載の油水分離器。
【請求項２０】
前記チャンバ側壁が上方向に先細になり、垂直方向に漸次狭くなる油回収柱を画定する、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項２１】
前記第１および第２の油分離チャンバが同一のハウジングに含まれる、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項２２】
前記第１および第２の油分離チャンバが共通の側壁を共用し、前記ハウジングが上に向かって先細になり、対称軸が略垂直方向に延在するように、各チャンバ内に垂直方向に漸次狭くなる油回収柱を画定する、請求項２１に記載の油水分離器。
【請求項２３】
前記第１および第２の油分離チャンバが、略均等な流量を処理することのできる略均等な筐体容積を有する、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項２４】
１つ以上の追加の油分離チャンバへ供給する１つ以上の追加の分配岐路をさらに備え、前記弁制御システムが前記第１および第２の油分離チャンバと前記１つ以上の追加の油分離チャンバ間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定することができる、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項２５】
前記油水主管が可撓導管である、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項２６】
前記油水主管が、スキマーヘッドと浚渫ノズルから選択されるアタッチメントと流体連通する、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項２７】
前記混合流体流が油水混合物を含む、請求項１に記載の油水分離器。
【請求項２８】
前記油水混合物が砂などの沈殿物をさらに含む、請求項２７に記載の油水分離器。
【請求項２９】
たとえば水から油など、異なる密度の流体を分離する方法であって、
流体混合物を請求項１に記載の油水分離器の前記油水主管に供給することと、
開放油流路を有する前記チャンバの前記油出口に部分真空をかけて流体を引き出すことと、
前記第１および第２の油分離チャンバ間で弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定することと、
を備える方法。
【請求項３０】
迅速配備および油流出封じ込め用のキットであって、請求項１に記載の油水分離器と、任意で、真空ポンプ、前記油水主管に装着するスキマーヘッド、浚渫ノズル、前記スキマーヘッドに装着して前記スキマーヘッドに生成物を送る牽引式ブームシステム、油回収タンクから成る群から選択されるコンポーネントのうちの１つ以上と、を備えるキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１５年６月２０日に提出された米国仮出願第６２／１８２，４３０号と２０１５年６月２２日に提出された米国仮出願第６２／１８３，１６５号に優先権を主張し、これらの出願は引用により全文を本明細書に組み込む。
【０００２】
本開示の分野は、概して、沈殿物を含有した流体を含む流体を分離する装置および工程に関し、特に、水と沈殿物から油などの汚染物質を回収する装置および工程に関する。
【背景技術】
【０００３】
油流出は環境に重大な損傷を及ぼす。油流出に対応するために使用される主なツールは、機械的な封じ込め、回収、浄化用の設備である。このような設備は、様々なブーム、バリア、スキマーを含む（たとえば『石油流出の科学および技術：防止、対応、浄化』、２０１０年編、Ｍｅｒｖｉｎ  Ｆｉｎｇａｓ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒを参照）。
【０００４】
石油流出対応用のもっとも重要なツールの１つが、水面から油を回収するスキマーである。堰、親油性、吸引の主な３種類のうち、吸引スキマーが一般的に最も効率的である。
【０００５】
吸引スキマーは家庭用真空掃除機のように動作する。油はフロートヘッドを通じて吸引され、保管タンク内に圧送される。油の含有量と状態に応じて、油性廃水がさらに処理されて油と水を分離し、その後、回収された物質はリサイクルされる、あるいは処理のために認可施設に送られる。
【０００６】
回収された油性廃水を処理するアプローチの１つは、軽い油が最上部まで徐々に浮かび上がってくる重力沈降タンクなどの油分離器システムである。水平および垂直２および３相分離器だけでなく、中央入口および中央出口分離器などの多種多様な重力沈降タンクが開発されている。
【０００７】
沈降タンクまたは重力分離器はスキマーに組み込まれることがある。しかしながら、それらはサイズと、汚染された水面から油と共に最初に回収される大量の水を処理する必要性のために、海岸、回収船、またはバージに設置されることが多い。もう１つの理由は、移動を制限し、油相と水相の混合を回避するために、安定したプラットフォームを必要とするからである。
【０００８】
しかし、油の大部分は、主に初期対応用に使用される既存のスキマーでは環境中に残される。主要な課題の１つは、特に波立つ水中を揺動するときにスキマーが油よりも水を多く回収しがちである点である。スキマーの他の欠点は、くずが詰まりやすいことと、潮汐または沿岸地域などの流出で最も影響を受ける地域へのアクセスが制限されることである。
【０００９】
これらの欠点およびその他の欠点は、有効な石油流出に対応する際の大きな障害となっている。
【００１０】
明らかに必要とされるのは、改良された油水分離器、システム、方法だけでなく、油やその他の水より軽い汚染物質を水から回収する製品および方法である。特に、迅速対応油回収システムの油水分離器が必要とされており、多種多様な環境における石油流出を清掃するにあたって、不所望の多すぎる水の同時回収を防ぎつつ、コンパクトで、配備しやすく、大量の水を処理できることが要求される。本開示は、これらおよびその他の必要性に対処するものである。
【発明の概要】
【００１１】
本開示は、沈殿物を含有した流体などの混合密度流体を分離する、たとえば水から油を分離するのに有効な油水分離器と、該油水分離器を採用するキットおよびシステムとを提供する。該工程は、油水分離器を使用する各種方法を含む。油水分離器は、開放された水域および沿岸環境における油流出を浄化するための牽引式または固定式スキマーおよび浚渫システムの一部として産業用または緊急対応用途に対して特に有効である。
【００１２】
油水分離器は以下を備える。
【００１３】
第１の油分離チャンバへ供給する第１の分配岐路と、第２の油分離チャンバへ供給する第２の分配岐路とを有する油水マニホルドへ供給する油水主管であって、第１および第２の油分離チャンバはそれぞれコンポーネントとして以下を備える。
【００１４】
（ｉ）側壁を介して水平に接合されて、流体を収容する略封止筐体を画定する上部および下部
【００１５】
（ｉｉ）チャンバの下部に位置し、油水主管からの分配岐路を受け入れて、油水主管から前記チャンバへの油水流路を画定する油水入口
【００１６】
（ｉｉｉ）チャンバの下部に位置し、チャンバの内部から外部への水流路を画定する水出口
【００１７】
（ｉｖ）チャンバの上部に位置し、チャンバの内部から外部への油流路を画定する油出口
【００１８】
（ｖ）チャンバの上部に位置し、チャンバの外部から内部への空気流路を画定する空気入口
【００１９】
（ｖｉ）油水入口、水出口、油出口、空気入口と流体連通し、その流路を調節する弁を備える弁システムであって、
【００２０】
油水入口の油水流路と油出口の油流路を開放し、空気入口の空気流路と水出口の水流路を閉鎖する第１の弁設定（ａ）と、
【００２１】
油水入口の油水流路と油出口の油流路を閉鎖し、空気入口の空気流路と水出口の水流路を開放する第２の弁設定（ｂ）と、を有し、
【００２２】
第１および第２の油分離チャンバ間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定する弁制御システム
【００２３】
本開示の方法は、本油水分離器を動作させることによって、たとえば水から油など、混合密度流体を分離することを含む。１実施形態では、該方法は以下を備える。
【００２４】
水塊に油水分離器を配置して、混合密度流体流を本油水分離器の油水主管に供給すること
【００２５】
開放油流路を有するチャンバの油出口に部分真空をかけて流体を引き出すことと、開放空気流路を有するチャンバの空気入口に空気または同様のガスを供給して空気を供給すること
【００２６】
第１および第２の油分離チャンバ間で弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定すること
【００２７】
本開示のキットは、具体的には、迅速配備および油流出回収用のキットとして本油水分離器を含む。１実施形態では、該キットは、本開示による油水分離器と、任意で、真空ポンプ、ホース、水ポンプ、電子コントローラユニット、油水主管に装着するスキマーヘッド、油水主管に装着する浚渫ノズル、スキマーヘッドに装着してスキマーヘッドに生成物を送る牽引式ブームシステム、水タンク、生成物回収タンクから成る群から選択されるコンポーネントのうちの１つ以上とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、スキマーヘッドアタッチメントを備えた本開示の油水分離器を示す断面透視側面図である。
【００２９】
【図２】図２は、本開示の油水分離器を示す各種図面である。図２Ａは透視側面図である。図２Ｂは上面図である。図２Ｃは下面図である。図２Ｄは図２Ｃに示す油水分離器の油水主管と分配岐路を有するマニホルドとを示す下面図である。
【００３０】
【図３】図３は、本開示の油水分離器用の弁制御回路を示す図である。
【００３１】
【図４】図４は、本開示の油水分離器用のスキマーヘッドアタッチメントを示す。図４Ａは透視側面図である。図４Ｂは透視前面図である。図４Ｃは上面図である。図４Ｄは透視後面図である。
【００３２】
【図５】図５は、動作時の本開示の油水分離器を示す様々な図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
先に概説したように、本開示は、油水分離器と、油水分離器を採用する回収システムおよびキットの使用方法とに関する。
【００３４】
油水分離器は、逆であるが相乗的な分離モードで並行に動作し、共通の混合密度流体流を連続的に処理することができる少なくとも２つの油分離チャンバを採用する。
【００３５】
油水分離器は、第１の油分離チャンバへ供給する第１の分配岐路と、第２の油分離チャンバへ供給する第２の分配岐路とを有する油水マニホルドへ供給する油水主管を含む。第１および第２の油分離チャンバはそれぞれ液密封止され、油水入口、油出口、空気入口、水出口を含む。油水入口と水出口は各チャンバの下部に位置し、油出口と空気入口は各チャンバの上部に位置する。分配岐路は油水入口と流体連通し、油水入口へ供給する。
【００３６】
油水分離器は、入口と出口の流路を調節する複数の弁をさらに含む。油水分離器は弁の開閉を制御して、チャンバ間で反対の弁設定を互い違いに設定する弁制御システムをさらに含む。
【００３７】
概して、第１および第２の油分離チャンバはそれぞれ２つの基本的な弁設定を含む。第１の設定では、油水入口と油出口の流路が開放され、空気入口と水出口の流路が閉鎖される。第２の設定では、油水入口と油出口の流路が閉鎖され、空気入口と水出口の流路が開放される。
【００３８】
動作時、一方のチャンバが第１の弁設定に設定され、他方のチャンバが第２の弁設定に設定される。弁制御システムは、一方のチャンバが一方の弁設定に設定され、他方のチャンバが逆の弁設定に設定されるようにチャンバ間の設定を互い違いに設定するために利用される。
【００３９】
１例として、通常動作時、油水分離器は通常、スキマーヘッド、浚渫ノズル、またはその他の任意の適切なアタッチメントに装着されて、混合密度流体流を回収し油水主管に供給する。真空ポンプまたは類似のポンプが各油分離チャンバの各油出口に装着され流体連通して、弁設定に応じて部分真空をかけて流体を引き込む。配備されると、油水分離器は水出口が水面下、空気入口が水面上に位置するように水塊に直立して配置され、混合密度流体が油水主管に供給され、ポンプがオンとなって第１の弁設定を有する油分離チャンバの油出口に部分真空をかける。第１の弁設定の油分離チャンバに部分真空をかけると、混合密度流体が油水主管からこのチャンバに引き込まれ、チャンバを能動処理モードに置く。同時に、第２の弁設定の他方のチャンバへの部分真空源をオフにする、あるいは遮断することで、このチャンバへの混合密度流体の流入を遮断し、チャンバを受動処理モードに置く。弁制御システムは、第１および第２の弁設定を互い違いに設定し、能動処理モードと受動処理モードとの間でチャンバを切り換えて、流入する混合密度流体流を連続的に処理するように利用される。
【００４０】
より具体的には、一方の油分離チャンバでは、まず弁が第１の弁設定に設定される。第１の弁設定により、本チャンバの油出口に部分真空をかけることができる。油出口に部分真空をかけると、混合密度流体流（たとえば、油と水）が油水入口からこのチャンバに引き込まれる一方、低密度流体（たとえば、油）は油出口から除去される。
【００４１】
他方のチャンバでは、弁が第１の位置の反対側の第２の位置に設定される。第２の弁設定では、真空源へのアクセスと混合密度流体流の流入が遮断されると同時に、チャンバが開放されて空気入口から大気を引き入れることによって、高密度流体（たとえば、水）をこのチャンバの水出口から放出させる。
【００４２】
時間の経過と共に、大気に対して開放されたチャンバ内の混合密度流体は重力下で次第に分離して、チャンバの下部から重い流体が放出されるため、水面に浮かぶ軽い物質はさらに凝縮されて除去されやすくなる。同時に、真空下のチャンバは流入する混合密度流体流を受け入れ、最上部に浮かぶ低密度流体が油出口を通じてチャンバの上部から能動的に除去され続けるため、重い流体がますます堆積する。
【００４３】
チャンバ間で弁設定を反対にすることによって、真空下で堆積している重い流体は放出され、大気に開放されたチャンバ内で凝縮されている低密度流体は部分真空によって能動的に除去されやすい状態にある。また、この時点でチャンバ間の弁設定は反転されているので、混合密度流体流のシステムへの流入が遅延または停止されることなく、交替サイクルで連続的に工程を反復させることができる。
【００４４】
この並行に動作する、逆であるが相乗的な分離モードにより、流入流が大量の水を不均等に含む場合でも、本開示の油水分離器は極めて高い生成物回収効率で汚染流体流を連続的に処理することができる。
【００４５】
本発明をさらに説明する前に、後述の特定の実施形態は変形させることができ、その変形は添付の請求項の範囲に含まれるため、本発明は特定の実施形態に限定されないと理解すべきである。また、採用される用語は特定の実施形態を説明する目的で使用され、限定することを目的としないと理解すべきである。その代わりに、本発明の範囲は添付の請求項によって確定される。また、特定の状況、材料、物質の組成、工程、工程ステップは、発明の目的、精神、範囲に適合させるように様々な変更を加えることができる。このような変更はすべて、請求項の範囲内に含まれると意図される。
【００４６】
本明細書および添付の請求項では、特に断りのない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は複数形を含む。逆に、請求項は、任意の要素を除外するように作成することができると企図される。この陳述は、請求項の構成要素の列挙または「否定的」限定の使用と組み合わせて、「のみ」、「だけ」などの排他的表現の使用の先行詞としての役割を果たすことを目的とする。
【００４７】
ある範囲の値が提供される場合、特に断りのない限り単位の少数第１位まで、その範囲の上限と下限間の値と、記載される範囲内のその他のすべての記載値または中間値が発明に含まれる。これらの小さな範囲の上限と下限は個々に小さな範囲に含まれ、記載される範囲で特に除外される限度に応じて発明に含まれる。記載される範囲が限度の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限度の一方または両方を除く範囲も本発明に含まれる。また、本明細書に記載される発明の変形の任意の特徴は、個々にまたは本明細書に記載の特徴の１つ以上と組み合わせて明記し請求することができると企図される。
【００４８】
特に断りのない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明に関係する当業者にとって共通して理解される意味を有する。本明細書に記載されるのと同様または等価である方法、装置、材料を本発明の実施またはテストに利用することができるが、好適な方法、装置、材料を以下説明する。
【００４９】
本明細書で言及される既存の主題はすべて（たとえば、公開物、特許、特許出願、ハードウェア）引用により全文を本明細書に組み込む。引用されるアイテムは、本願の出願日前の開示のためだけに提示される。それらのいずれも、本発明が先行発明により上記公開物に先行する権利を与えられていないと承認するものとして解釈すべきではない。
【００５０】
本願の装置をさらに説明するうえで、油水分離器をまず詳細に説明し、次に、例示の実施形態、本油水分離器と共に使用することのできる各種キットおよび配備システム、様々な代表的な適用および利点について詳細に説明する。
油水分離器
【００５１】
上述したように、油水分離器は、第１の油分離チャンバへ供給する第１の分配岐路と、第２の油分離チャンバへ供給する第２の分配岐路とを有する油水マニホルドへ供給する油水主管を含む。
【００５２】
特徴となる側面によると、油水主管、マニホルド、分配岐路アセンブリが、各チャンバへ供給する低乱流流路を画定する。低乱流流路は一般的に、油水主管、油水マニホルド、分配岐路が水平面に、通常は水面または水面下に配置される流路である。特定の実施形態では、低乱流流路は、屈曲角度が約３０度以下、特に約２２．５度であるほぼ遮られない導管である。低乱流流路は不所望の流体混合を低減するのに役立つ。また、該装置が通常動作するときにチャンバに入る流体流の性質および形状を維持するのにも役立つ。たとえば、油水主管内の混合密度流体流が主管を通って移動する水平渦流である場合、主管を通って所与のチャンバに至る低乱流流路は、該チャンバに入る流の渦の形状を保持するのに役立つ。このような側面は、水面から回収される生成物の過剰な混合を最小化する開水域のスキミング用途に特に適する。多くの実施形態では、油水主管はスキマーヘッドと流体連通し、スキマーヘッドは任意で低乱流特徴を有する。
【００５３】
いくつかの実施形態では、油水分離器は、沈殿物および大きな固体物質から油などの水より軽い汚染物質を除去するように構成される。たとえば、石油流出後には、汚染された砂、砂利、泥などがしばしば海岸線、干潟、海岸などに発見されて、清掃を必要とする。よって、この特定の用途に本開示の油水分離器を適用するとき、油水主管はこの目的にさらに適したアタッチメントを装備することができる。たとえば、装着される場合、スキマーヘッドは、浚渫ノズルなどのノズルと置き換えることができる。一般的に、浚渫ノズルアタッチメントは直接、またはホース拡張部などの導管拡張部を介して油水主管に連結される。浚渫ノズルはホース付きの水ポンプが装着されるジェットチューブを含み、水ポンプからの水流がジェットチューブに供給される。この追加される水は、汚染物質を湿らせ、固体から汚染物質を洗い流すのに役立つだけでなく、物質を油水分離チャンバに移送する。
【００５４】
浚渫ノズルのジェットチューブに供給される水の量と圧力に応じて、水圧が十分に高ければ、油水主管に吸引力を生成することができる。浚渫ノズルと油水分離器との間の距離が所望のレベル未満に流量と吸引力を低減させるほど十分長くなると、１つ以上のブースタージェットを油水主管または拡張部に合わせて追加することができる。しかしながら、水圧が十分高い場合、ジェットチューブのベンチュリ効果によって生成される吸引力が一般的に、砂、砂利、さらには大型の岩さえ吸引するのに十分なほど大きくなる。よって、多くの実施形態では、浚渫ノズルは、ノズルに吸入される沈殿物のサイズを制限するノズル絞り弁を含む。当然ながら、油水分離器の油出口に装着される適切な真空ポンプ、吸引ポンプ、またはその他のポンプを単独で、または浚渫ノズルに装着される水ポンプと合わせて利用し、沈殿物を含む混合流体流を処理用の油水分離器に引き込むのをさらに助けることができる。
【００５５】
沈殿物を含有した混合流体流の処理を向上させるため、いくつかの実施形態では、油水分離器の分配岐路はリッフルを配置した流し樋を含み、混合流体流を所与の油分離チャンバに送るだけでなく、混合流体流がリッフル付きの流し樋を洗浄し所与の油分離チャンバに至るときに、比重差に基づき金、銀、鉛などの重い粒子およびミネラルを分離、貯留、回収する。概して、流し樋のコンポーネントは、水平に対して上方に約２０〜４０度、通常、約２５〜３５度、より一般的には約２８．５度傾斜している。より典型的には、流し樋コンポーネントを配置した分配岐路は、油水マニホルドから上方に約２０〜４０度、通常、約２５〜３５度、より一般的には約２８．５度傾斜している。いくつかの実施形態では、箱樋床のコンポーネントを配置した分配岐路は、流し樋を通過する物質を回収するためのトラップを流し樋の下方に含む。
【００５６】
油水主管、油水マニホルド、分配岐路は、耐油性ホース、パイプなど、金属、プラスチック、ゴム、化合物、処理される物質に十分耐性があるという条件でその他多数の材料を含むが、それらに限定されない各種材料で形成することができる。
【００５７】
多くの実施形態では、油水主管、油水マニホルド、分配岐路のうちの１つ以上は、保管、再組立、交換などのために連結や分離できるようにモジュール式である。たとえば、いくつかの実施形態では、油水主管は可撓導管であり、油水マニホルドは剛直材であり、両者は可逆連結器によって相互接続される。多くの実施形態では、油水主管は油水マニホルドと一体化されており、油水主管は、１つ以上の拡張部および／または付属品を装着するための可逆連結器を含む。いくつかの実施形態では、油水主管はスキマーヘッドなどの油水回収ヘッドを終端とし、そこで混合密度流体流が回収および貯留され、分配岐路がそれぞれ油水回収ヘッドに接続される。
【００５８】
上で概説したように、第１および第２の油分離チャンバはそれぞれ、側壁を介して水平に接合されて、流体を収容する略封止筐体を画定する上部および下部を含む。
【００５９】
特定の実施形態では、油分離チャンバ側壁は少なくとも水平中線から頂部に向かって上方に先細となり、垂直方向に漸次狭くなる油回収柱を画定する。特徴となる実施形態では、チャンバは同一のハウジングに含まれる。具体的側面によると、チャンバは同一のハウジングに含まれ、垂直に延在しチャンバを分離する中間壁を形成する共通側壁を共有し、上方に向かって細くなるハウジングの上部は、ハウジングの対称軸が略垂直方向に延在するように、チャンバ内で垂直方向に漸次狭くなる油回収柱を画定する。このような垂直方向に漸次狭くなる構造は一般的にピラミッド状、円錐状、またはその他の先細の幾何学的形状のハウジングを含み、そのベースは下方で延在して、ベースと同様の大きさの側壁を備えた延長下部を画定する。当然ながら、複数のその他のハウジングおよびチャンバの形状も可能であり、チャンバ内で上方に向かって細くなる油回収柱を提供する規則的および不規則的形状を含むがそれらに限定されない。
【００６０】
たとえば、いくつかの実施形態では、油分離チャンバ側壁は略水平中線または水面から上方および下方に向かって先細になり、各チャンバ内に二垂直方向に漸次狭くなる油回収柱を画定する。たとえば、ハウジングの中間で共通側壁を共有するチャンバを含むハウジングは上方に先細になる上部と下方に先細になる下部を含み、略二垂直方向に延在する対称軸を画定する。このような二垂直構造は、通常は２つのピラミッド状または２つの円錐状のハウジングを含み、共通ベースを共用する、あるいはベースに接続する中間部、たとえば、上下の様々な円錐に適合する円柱などベースに流体連通するのに適した立方体、円柱、またはその他の中間部を含む。ここでも、複数のその他のハウジングおよびチャンバの形状が可能であり、チャンバ内で上方及び下方に向かって細くなる油回収柱を提供する規則的および不規則的形状を含むがそれらに限定されない。
【００６１】
特定の実施形態では、第１および第２の油分離チャンバは、略均等な流量を処理することのできる略均等な筐体容積を有する。いくつかの実施形態では、第１および第２の油分離チャンバは、流体分離を助ける１つ以上のバッフルまたはコアレッサを任意で含むことができる。バッフルなどは、たとえば、チャンバ内の流体の波打ちを低減させることもできる。これは、システムが波立つ水中で動作させるときに特に有効である。
【００６２】
油水主管およびマニホルドと同様、油分離チャンバおよびハウジングは、金属、プラスチック、ゴム、化合物、処理される物質に十分耐性があるという条件でその他多数の材料、具体的にはアルミニウム、耐食鋼などの耐油性シート金属や合金を含む各種材料で形成することができる。好ましくは、油水分離器チャンバおよび／またはハウジングは剛直材と金属などの枠組みから成る。アルミニウム材は特に頑丈で、軽量で、腐食に強い。このシステムではヘッド圧力とせん断力は容易に制御可能であるため、プラスチックなども使用することができる。多くの実施形態では、１つ以上の部品を保管、再組立、交換などのために組立および分解することができるために、油水分離器はモジュール式である。
【００６３】
油水分離器は、好ましくは浮力システムを含む。浮力タンク、浮き袋、浮き、ポンツーンなどの各種浮力システムは、荷重下で自身および油分離器を十分浮き上がらせるという条件で、分離器の安定化のために利用することができる。特に対象となるのは、水平安定性の向上のために油分離チャンバの両側に拡張バーで装着されるポンツーンである。ポンツーンは、動作時に水面上および水面下のコンポーネントの位置を調節し、所望の位置に保持するバラストシステムを含むことができる。
【００６４】
次に、油水分離器の配管および制御機能の具体的側面に移る。第１および第２の油分離チャンバはそれぞれ、油水入口、水出口、油出口、空気入口、入口および出口の流路を調節するように構成される弁システムをさらに含む。第１および第２のチャンバは、各チャンバの弁システムの弁の開閉を調節して、単独の共通源混合密度流体流の分配および処理をチャンバ間で並行して交互に行わせる弁制御システムをさらに含む。
【００６５】
第１および第２のチャンバのそれぞれの入口および出口の位置と流路は以下の通りである。油水入口は所与のチャンバの下部に位置し、油水主管からの分配岐路を受け入れて、油水主管から該チャンバへの油水流路を画定する。水出口は所与のチャンバの下部に位置し、該チャンバの内部から外部への水流路を画定する。所与のチャンバの油出口はチャンバの上部に位置し、該チャンバの内部から外部への油流路を画定する。所与のチャンバの空気入口はチャンバの上部に位置し、該チャンバの外部から内部への空気流路を画定する。
【００６６】
より具体的には、水出口と油水入口は好ましくは、所与の油分離チャンバの水平中線またはその下方に位置し、空気入口と油出口は水平中線の上方に位置する。特定の実施形態では、水出口と油水入口は所与のチャンバの水面下に位置し、空気入口と油出口は水面上に位置する。また、通常、所与のチャンバの水出口と油水入口は流路の混合を制限するのに十分な距離だけ分離され、チャンバ床の対向面上にある。たとえば、特徴となる実施形態では、所与のチャンバの縦対称軸に対して、油水入口が後ろに位置し、水出口が前に位置する。水出口と油水入口は、関連チャンバの縦対称軸に対してオフセットさせる、あるいは一致させることができる。
【００６７】
上述したように、第１および第２の油分離チャンバはそれぞれ弁システムを含む。弁システムは、所与の油分離チャンバの油水入口、水出口、油出口、空気入口の流路と流体連通し、該流路を調節する複数の弁を備える。
【００６８】
一般的に、（ｉ）油水流路は油水入口弁によって調節され、油水混合物などの混合密度流体流を、開放時には油水主管から所与の油分離チャンバへ導き、閉鎖時には逆流を防止し、（ｉｉ）水流路は水出口弁によって調節され、水などの油よりも重い流体を、開放時にはチャンバから外へ導き、閉鎖時には逆流を防止し、（ｉｉｉ）油流路は油出口弁によって調節され、油などの水より軽い流体を、開放時にはチャンバから外へ導き、閉鎖時には逆流を防止し、（ｉｖ）空気流路は空気入口弁によって調節され、空気流を開放時にはチャンバ内へ導き、閉鎖時には逆流を防止する。
【００６９】
よって、各油分離チャンバの流路は、油水入口弁、水出口弁、油出口弁、空気入口弁によって調節される。これは、これらの弁の１つ以上が２つ以上の油分離チャンバ間で共用されて、単独の弁で各チャンバの流路を調節する状況を含む。たとえば、第１および第２の油分離チャンバのそれぞれの油流路は、チャンバ間で共用される単独の油出口弁によって調節することができる。また、弁が流路と流体連通し、流路を補完的に調節して、システムが動作中に所望の流体流を達成できる限り、弁は入口または出口に直接、あるいはアダプタ、導管、拡張部、マニホルドを介して間接的に装着し、ポンプまたはその他の任意の適切な機構に移行させることができると理解される。
【００７０】
よって、特定の実施形態では、所与の油分離チャンバの各入口および／または出口は、各自の弁を採用して流路を調節する。他の実施形態では、２つ以上の油分離チャンバは１つ以上の弁を共用して、共通の種類の流体流を調節する。多数の実施形態では、第１および第２の油分離チャンバは、（ｉ）チャンバ間で混合密度流体流を調節する油水入口弁、（ｉｉ）チャンバ間で水流を調節する水出口弁、（ｉｉｉ）チャンバ間で空気流を調節する空気入口弁、（ｉｖ）チャンバ間で油流を調節する油出口弁、または（ｖ）それらの組み合わせから選択された１つ以上の弁を共用する。
【００７１】
空気流を例にとると、第１および第２のチャンバが共通空気入口弁を共用して、２つのチャンバ間で空気流の交互分布を調節するとき、共用される弁は一般的に、第１のチャンバへの空気流を開放すると同時に、他方のチャンバへの空気流を遮断する。二位置三方弁は、これを達成するために使用可能な弁の１例である。
【００７２】
よって、多数の実施形態では、第１および第２の油分離チャンバの流路の１つ以上は、マニホルドの分配岐路を通じて混合流を含む主管に統合される。多数の実施形態では、マニホルドは、マニホルドの分配岐路と主管との間の流を制御する共用弁を備える。多数の実施形態では、共用弁は少なくとも二位置三方弁である。
【００７３】
少なくとも２つの位置と少なくとも３方向またはポートを有する弁により、共通源へ、または共通源から少なくとも２つの異なる流路の制御が可能になる。利点は、単独の弁を使用して、異なる流路を同時に開閉できる点である。もう１つの利点は、流路を共通流路へ、または共通流路から進路変更させることができる点である。たとえば、二位置三方弁では、油を２つの異なる油分離チャンバの油出口から共通油主管へ引き込むことができるが、通常は、弁が２つの弁位置である開放位置または閉鎖位置の一方または他方に完全に設定されるのと同時ではない。
【００７４】
特定の実施形態では、空気入口弁は第１および第２のチャンバによって共用され、空気入口弁は少なくとも二位置三方弁、好ましくは、少なくともアクチュエータ制御される二位置三方弁である。特徴となる側面によると、第１および第２の油分離チャンバの空気流路は空気マニホルドの分配岐路を通じて主管空気入口に統合され、空気マニホルドは共用空気入口弁を備える。別の特定の実施形態では、油出口弁は第１および第２の油分離チャンバによって共用され、共用油出口弁は少なくとも二位置三方アクチュエータ制御弁である。特徴となる側面によると、第１および第２の油分離チャンバの油流路は油マニホルドの分配岐路を通じて主油出口に統合され、油マニホルドは共用油出口弁を備える。
【００７５】
したがって、第１および第２の油分離チャンバがそれぞれ流体流を調節する各自の弁システムを有する一方、チャンバは弁システム間で１つ以上の弁を共用し、２つの弁を使用する代わりに１つの弁を使用して簡素化を達成することができる。
【００７６】
上述したように、第１および第２の油分離チャンバのそれぞれの弁システムの弁は、それぞれ第１および第２の弁設定（ａ）および（ｂ）を含む。第１の弁設定（ａ）では、油水入口の油水流路と油出口の油流路を開放し、空気入口の空気流路と水出口の水流路を閉鎖する。第２の弁設定（ｂ）では、油水入口の油水流路と油出口の油流路を閉鎖し、空気入口の空気流路と水出口の水流路を開放する。
【００７７】
また、上述したように、第１および第２のチャンバ用の弁システムの弁の開閉は弁制御システムによって制御される。概して、弁制御システムは、油水分離器の動作中、第１および第２の油分離チャンバ間で並行して反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定することができる。たとえば、通常動作中、該装置は通常、（ｉ）チャンバ外の水流路が水塊と流体連通する、（ｉｉ）チャンバ外の空気流路が大気と流体連通する、（ｉｉｉ）混合密度流体が油水主管に供給される、（ｉｖ）部分真空が開放油流路を有するチャンバの油出口にかけられて、そこから流体を引き出す、（ｖ）空気が開放空気流路を有するチャンバの空気入口に供給されて空気を供給するように、水塊に配置される。よって、弁制御システムは一般的に、（ｉ）該装置が水塊に置かれて油水入口と水出口を水面下に、油出口と空気入口を水面上に配置する、（ｉｉ）流体流が油水主管に供給される、（ｉｉｉ）部分真空が開放油流路を有するチャンバの油出口にかけられて、そこから流体を引き出す、（ｉｖ）空気が開放空気流路を有するチャンバの空気入口に供給されて空気を供給するとき、並行して第１および第２の油分離チャンバ間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定することができる。
【００７８】
概して、水塊は開放された水塊または水タンクであり、流入する流体流の主および／または副供給源とすることができる。たとえば、該装置がスキマーヘッドアタッチメントを採用して流を該装置に供給するとき、水面上に水よりも軽い生成物を伴う開放水塊または水タンクを混合密度流体流の主供給源とすることができる。他の例では、該装置が浚渫ノズルアタッチメントを採用するとき、開放水塊または水タンクの汚染沈殿物を清掃する水を供給するための副供給源とすることができる。
【００７９】
動作時、弁設定が互い違いに設定されるため、部分真空の印加も油分離チャンバ間で交換されて、弁設定（ａ）ではチャンバの油出口流路を開放するように真空がかけられると同時に、弁設定（ｂ）ではチャンバ間の空気供給が交換されて、チャンバの空気入口流路を開放するように空気が供給される。また、部分真空と空気供給は、反対の弁設定（ａ）および（ｂ）によりチャンバ間で逆に設定されるため、混合密度流体流の流入も同様に、真空がかけられるチャンバにのみ混合密度流体流が引き込まれる。
【００８０】
これは一部には、部分真空が流路を調節する弁システムの下流の油流路にかけられるときに達成される（すなわち、油出口弁の下流で、弁が弁設定（ａ）で開放されると、部分真空が油出口にかけられて、油出口を通じてチャンバから流体を引き込むことができるが、油出口弁が弁設定（ｂ）で閉鎖されると、真空源が除かれて流体は除去されない）。同様に、空気が流路を調節する弁システムの下流の空気流路に供給される（すなわち、空気入口弁の下流で、弁が弁設定（ｂ）で開放されると、空気が空気入口に供給されて、空気入口を通じてチャンバに入るが、空気入口弁が弁設定（ａ）で閉鎖されると、外部空気源はチャンバではもはや利用できない）。
【００８１】
認識されるように、所望の弁設定および交互制御機能を達成するため、多数の様々な種類の弁および弁制御システムを選択し、補完的に構成することができる。これには、油水分離器のすべての弁がアクチュエータ制御弁である、あるいはアクチュエータ制御弁と自動調節流体流制御弁の組み合わせであることが含まれる。さらに、アクチュエータ制御弁は、採用される弁の種類と構成に応じて、手動と動力操作弁アクチュエータを含むため、弁制御システムは、手動、自動、またはそれらの組み合わせとすることができる。
【００８２】
通常は流体を一方向に流れさせるが他方向には流れさせない自動調節逆止弁はたとえば、自動調節流体流弁である。フラップ弁とフロートボール弁も具体例に含まれるが、一般的には、流体が流れる、あるいは流れようとする方向に応答して開閉を自動調節する他の形状の閉止弁も含まれる。
【００８３】
ほぼすべての種類の弁が動力操作始動に適合させることができるため、動力操作弁アクチュエータによって制御される弁は多数に及ぶ。たとえば、動力操作弁アクチュエータにより、対応する弁は空気圧、電子、液圧アクチュエータ機構などの広範な機構によって遠隔制御することができる。特に対象となるのは、対応する弁を迅速に開閉し、弁を開放または閉鎖させる電気リレースイッチなどの電気手段によって制御することができる動力操作弁アクチュエータである。電気コイルまたはソレノイドリレースイッチによって制御される空気圧弁アクチュエータがその１例である。また、動力操作弁アクチュエータは、弁の開閉をトリガするタイミング、状態、方法だけでなく、開閉の程度も管理する広範な市販の外部および／または内蔵電子制御システムを提供する。
【００８４】
したがって、油水分離器で利用される組み合わせが、装置の動作中、チャンバ間で所望の反対の弁設定機能を互い違いに設定することができる限り、弁および弁制御システムの種類は特定の組み合わせに制限されないことを目的とする。
【００８５】
よって、１実施形態では、弁制御システムは、すべてのアクチュエータ制御弁を採用して、所望の弁設定を互い違いに設定するのに必要な弁制御システムおよび弁補完をまとめて提供する。しかしながら、より一般的には、弁制御システムは１つ以上の弁アクチュエータと流体流自体の補完的な組み合わせを利用して弁を開閉させ、１つ以上の弁アクチュエータが１つ以上のアクチュエータ制御弁の開閉を制御し、流体流が１つ以上の自動調節逆止弁の開閉を制御する。
【００８６】
たとえば、特定の実施形態では、所与の油分離チャンバの油水入口弁と水出口弁が自動調節逆止弁であり、空気入口弁と油出口弁がアクチュエータ制御弁である。他の実施形態では、油出口弁は油分離チャンバ間で共用され、弁アクチュエータによって制御され、残りの油水入口弁、空気入口弁、水出口弁は自動調節逆止弁である。多数の実施形態では、第１の弁アクチュエータが少なくとも二位置三方弁である第１および第２のチャンバ間で共用される空気入口弁を制御し、第２の弁アクチュエータは少なくとも二位置三方弁である第１および第２のチャンバ間で共用される油出口弁を制御する。特定の実施形態によると、（ｉ）第１および第２の油分離チャンバのそれぞれの油水入口弁がフラップ弁である、（ｉｉ）第１および第２の油分離チャンバのそれぞれの水出口弁がフロートボール弁である、（ｉｉｉ）空気入口弁が第１および第２の油分離チャンバによって共用され、共用空気入口弁は少なくとも二位置三方アクチュエータ制御弁であり、（ｉｖ）油出口弁が第１および第２の油分離チャンバによって共用され、共用油出口弁は少なくとも二位置三方アクチュエータ制御弁である。したがって、多数の実施形態では、弁制御システムは少なくとも１つの弁アクチュエータ、より一般的には２つのアクチュエータ制御弁を制御する２つの弁アクチュエータを採用し、残りの弁は流体流によって制御される自動調節逆止弁である。
【００８７】
本明細書でより詳細に説明するように、１つ以上のセンサおよび／またはタイマなどを使用して弁アクチュエータを制御することができる。特定の実施形態では、１つ以上の弁アクチュエータが１つ以上のセンサと通信して、第１および第２のチャンバ内の流体状態を感知する。１実施形態では、少なくとも１つの弁アクチュエータが少なくとも１つのセンサと通信して、（ｉ）第１の流体状態が感知されたときは第１の油分離チャンバに弁設定（ａ）を、あるいは、第２の流体状態が感知されたときは第１の油分離チャンバに弁設定（ｂ）を、（ｉｉ）第２の油分離チャンバに反対の弁設定を誘導する。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの弁アクチュエータがそれぞれ第１および第２のセンサと通信して、（ｉ）流体状態の感知に応答して第１の油分離チャンバに弁設定（ａ）または（ｂ）を、第２の油分離チャンバに反対の弁設定を、（ｉｉ）流体状態の感知に応答して第２の油分離チャンバに弁設定（ａ）または（ｂ）を、第１の油分離チャンバに反対の弁設定を誘導する。特に対象となる流体状態はたとえば、油面、油含有量、水面、水含有量、相境界を含むそれらの組み合わせである。
【００８８】
通常、油水分離器の弁および弁制御システムは、流体流によって自動調節される弁と、動力操作弁アクチュエータによって制御される弁と、弁アクチュエータと通信して弁設定を交換する切替回路とを組み合わせた自動システムを形成する。特定の実施形態では、動力操作弁アクチュエータが、１つ以上のセンサと通信して、弁設定を自動制御する切替回路によって制御される。
【００８９】
動力操作弁アクチュエータの動作の制御方法は様々であり、手動、液圧、空気圧、電子、およびその他の機構を含む。電子機構も好適である。電子制御の場合、切替回路が設けられる。切替回路は概して、１つ以上のスイッチを備えた電気回路であり、弁アクチュエータに直接的または間接的に動作コマンドを供給して、アクチュエータにより開放または閉鎖方向に対応弁を移動させる。多数の切替回路を使用して所望の弁切替機能を提供することができる。
【００９０】
リレー切替回路が特に関連する。特に関連するリレー切替回路は、１つ以上の動力操作アクチュエータを動作させる１つ以上のリレー（電動スイッチ）を含み、たとえば、１つ以上の動力操作アクチュエータは切替回路の１つ以上の電気コイルまたはソレノイドによって開放または閉鎖に変更される。いくつかの側面によると、リレー切替回路は分岐回路を含み、各分岐回路は１つ以上のリレーを備え、同一および／または異なる動力操作アクチュエータの制御を調整し、開ループまたは閉ループシステムとして構成される。１つ以上の動力操作アクチュエータ間で自動フィードバック制御を行う閉ループシステムが特に関係する。この目的のために、センサスイッチを通じて切替回路にフィードバックを供給する１つ以上のセンサを備えた閉ループシステムを使用することができる。
【００９１】
たとえば、閉ループリレー切替回路は、リレーを動作させて同じ動力操作アクチュエータを制御するセンサスイッチを備えた少なくとも２つの分岐回路を有し、各分岐回路へのセンサフィードバックに応じて、アクチュエータの弁設定を互い違いに設定する機構を提供する。分岐回路は、同じように追加の動力操作アクチュエータを動作させる追加のリレーを含むことができる。このように、２つ以上の動力操作アクチュエータはリレー切替回路によって調整されて、センサフィードバックに応じて２つ以上の弁を互い違いに設定するように動作させることができる。
【００９２】
当然ながら、同じ目的を達成するため、選択されたアクチュエータとコマンドをアクチュエータに送信する独自の所与の切替設定とに応じて、リレー切替回路以外の切替回路を使用することができる。また、たとえば、弁切替の簡易な手動制御が所望される場合、開ループ切替回路を使用することもできる。さらに、センサは、スイッチ出力部以外の他の機構を通じてセンサスイッチにフィードバックを直接供給することができる。たとえば、切替回路と通信して、あるいは切替回路と一体化されて、センサからの信号を評価して動作コマンドをアクチュエータに供給する電子コントローラユニットに、各種機構を介してデータを送信することができる。
【００９３】
よって、動力操作弁アクチュエータの動作の電子制御方法は様々であり、所与の最終目的に応じて、単純な手動切替回路、またはセンサスイッチ有／無、センサ有／無の切替回路を含むことができる。さらに、切替回路はコントローラユニットなどと通信する、あるいは一体化させることができる。よって、切替回路は限定的であることを目的としていない。
【００９４】
にもかかわらず、より確実な制御が所望されるとき、切替回路は通常、少なくとも２つの分岐回路を含み、各分岐回路は同じ動力操作弁アクチュエータを制御して、該アクチュエータの弁設定を互い違いに制御する。ここで、切替回路は自己完結型である、および／または電子コントローラユニットによって動作させることができ、開放ループまたは閉鎖ループとすることができ、センサスイッチまたはセンサを備えていても備えていなくてもよい。
【００９５】
特に対象となる切替回路は、少なくとも２つの分岐回路を有する閉鎖ループ切替回路であり、各分岐回路がスイッチ出力部を備えたセンサと通信するセンサスイッチを有し、同じ動力操作弁アクチュエータを制御して、センサフィードバックを通じて該アクチュエータの弁設定を互い違いに設定する。いくつかの実施形態では、各分岐回路は２つ以上の動力操作弁アクチュエータを制御する。特定の実施形態では、切替回路は少なくとも２つの分岐回路を有する閉鎖ループリレー切替回路であり、各分岐回路は、同じ動力操作弁アクチュエータを制御する少なくとも１つのリレーを動作させるセンサスイッチを有する。いくつかの実施形態では、分岐回路はそれぞれ、同じ動力操作弁アクチュエータを制御する少なくとも２つのリレーを動作させるセンサスイッチを含む。特に対象となるセンサスイッチは常開（ＮＯ）スイッチである。具体例としては、ＮＯスイッチは、１つ以上のセンサと通信し、フロートセンサ限度によって始動されて、図３に示すように反対の弁設定を互い違いに設定する瞬時ＮＯマイクロスイッチである。
【００９６】
概して、センサスイッチは、力、温度、流、電流、電圧、力などの工程変数に応じて動作させることができ、多数の様々なシステムを自動的に制御するのに非常に有効である。また、タイマなどをセンサスイッチに容易に適合させることができる。たとえば、スイッチ出力部を備えたセンサまたはタイマを備えたセンサスイッチは、遅延などの様々な時間動作を提供して、反応時間を調節し、断続的信号または誤信号などを低減することができる。よって、センサスイッチは、アクチュエータおよびセンサ用の切替回路で一般的な様々な接触構造に、流体高度、流体含有量、圧力、温度、流などに関して手動で、または何らかの感知素子によって設けることができるため、特に関連する。
【００９７】
たとえば、フロートは水面と油面を監視する機械センサとしても、マイクロスイッチなどの圧力センサスイッチなどのセンサスイッチをトリガするスイッチイニシエータとしても使用することができ、その出力部が切替回路に電気的に接続される。１例では、圧力センサスイッチがフロートによって押圧されると、圧力センサスイッチは対応弁アクチュエータを付勢する切替回路の分岐回路を始動して、選択された回路と弁システムの設計に応じて開閉する。２つの油分離チャンバ間で弁設定を互い違いにするため、たとえば、自身の分岐回路と電気的に通信する２つのフロート式圧力センサスイッチ（一方は一方のチャンバ内、他方は他方のチャンバ内）はそれぞれ、単純な切替回路内で、あるいは大型の切替回路の一部であるコントローラと通信して電気的に調整し、動力を供給し、第１および第２の油分離チャンバ間で並行に反対の弁アクチュエータ設定を行うことができる。
【００９８】
上述したように、切替回路は外部電子コントローラユニットと通信することができる、あるいは、コントローラユニットの一部として全体として組み込むことができる。たとえば、多くのコントローラユニットは、所望の切替回路機能を自動的に提供するようにプログラミングすることができる市販品である。センサと組み合わされるとき、コントローラユニットはセンサからの信号を評価して、流体状態を判定し、動作コマンドをアクチュエータに供給して弁を所望の設定にする。
【００９９】
センサスイッチを備えたセンサ、たとえば、送信機と組み合わせた切替機能を備えた液位センサを使用して、所与の油分離チャンバ内のレベルと比例する電子信号を生成することができる。信号を受信するコントローラユニットは、その他の装置（たとえば、弁、ポンプ）を動作させた後、所与の油分離チャンバを出入りする生成物の量を制御する。
【０１００】
これには無線切替回路システムも含まれる。１例として、標準的な無線液体センサ制御システムは一般的に、（ｉ）送信機と受信機の水晶振動子を含むチャンバ搭載センサ、（ｉｉ）チャンバ状態またはアクセス考慮事項に応じてセンサと一体化させる、あるいはセンサに隣接して搭載される無線周波数（ＲＦ）センサ駆動および検出電子回路、（ｉｉｉ）遠隔に搭載されて、センサ状態を監視し、所要の動作コマンドを弁アクチュエータに送信するコントローラユニットを含む。
【０１０１】
よって、これらの目的に適したコントローラユニットは、一般的にセンサ用の入力端子と遠隔動作を含み、様々な弁制御とセンサ設定を可能にし、自動化する。センサおよび／またはコントローラユニットは、タイマ機能、アラーム、診断プログラムなども含むことができる。
【０１０２】
各種センサは流体状態を監視するために利用可能である。これらのセンサは、相境界を監視するセンサを含め、油面、油含有量、水面、水含有量、それらの組み合わせの変化を感知することができるセンサを含む。機械センサ、導電センサ、音響センサ、振動センサ、光センサをこの目的で使用することができる。機械センサの１例はフロートセンサである。容量センサは導電センサの１例である。超音波センサと音叉センサはそれぞれ音響センサと振動センサである。光センサの１例は蛍光センサである。センサは、所与の最終用途のために単独で、または様々な組み合わせと数で採用することができる。
【０１０３】
液位センサが特に対象となる。たとえば、フロートスイッチやポイントスイッチなどのスイッチ出力部を有する液位センサが一般的であり、比較的使用しやすい。特に関連するのは、低位または高位の液体を検出するように設計された振動音叉原理に基づくポイントレベルスイッチである。スイッチは共振周波数で振動する。音叉が生成物に覆われる場合、周波数が変化する。この変化は内蔵オシレータによって検出され、切替出力に変換される。
【０１０４】
様々な切替回路、コントローラユニット、流体状態センサの商用源は、Ｏｍｅｇａ、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ、Ｆｏｘｂｏｒｏ−Ｅｃｋａｒｄｔ、Ｂａｒｔｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ、Ｆｉｓｈｅｒ、Ｍａｓｏｎｅｌｉａｎ、Ａｎｄｅｒｓｏｎ  Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄ、ＤａｎＵｎｉ  Ｍａｒｉｎｅ＆Ｏｆｆｓｈｏｒｅ  Ａ／Ｓなどを含む。
【０１０５】
よって、多数の実施形態では、弁制御システムは切替回路と通信する１つ以上の弁アクチュエータを含み、切替回路と通信して流体状態を感知する１つ以上のセンサをさらに含むことができる。上述したように、特に対象となるセンサは、油面、油含有量、水面、水含有量、またはそれらの組み合わせの変化を感知することができる。特に対象となるのは、水面、油面、またはその両方である。より一般的には、センサによって感知される流体状態は、水面または含有量の限度などの所定の流体限度である。水面を例にとると、水面が所定の限度に達する、あるいは所定の限度を超えると、センサがこの情報を切替回路に伝送し、切替回路が弁アクチュエータへ動作コマンドを提供する。
【０１０６】
特に関連するのは、弁制御システムが、１つ以上の自動調節逆止弁と、切替回路と流体状態を感知するセンサと連通する１つ以上の弁アクチュエータとを備え、第１および第２の油分離チャンバ間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定する場合である。
【０１０７】
上述したように、切替回路は弁アクチュエータを誘導して、切替回路と通信する１つ以上のセンサによって第１および第２のチャンバで感知される流体状態に応答してアクチュエータ制御弁の弁設定を反転させるために利用される。特定の実施形態では、切替回路は第１および第２の弁アクチュエータを含む。多くの実施形態では、各油分離チャンバは切替回路と通信するセンサスイッチを含む。
【０１０８】
特定の実施形態では、弁制御システムは、１つ以上のセンサと通信する閉ループ切替回路と、センサが第１の流体状態（たとえば、低水面、高油面）を感知すると所与の油分離チャンバの弁設定（ａ）を、あるいはセンサが第２の流体状態（たとえば、高水面、低油面）を感知すると該チャンバの弁設定（ｂ）を自動的に誘導する１つ以上の弁アクチュエータとを備える。閉ループ切替回路が動作すると、流体状態が第１の流体状態から第２の流体状態に変化するとき（およびその逆も可）両チャンバの弁設定が反転して、弁設定を互い違いに設定しサイクルを継続する。
【０１０９】
特定の実施形態では、第１および第２の油分離チャンバはそれぞれ、センサスイッチと通信するセンサを備える。多くの実施形態では、各センサスイッチは、アクチュエータ制御空気入口弁およびアクチュエータ制御油出口弁と通信する。
【０１１０】
特定の実施形態では、切替回路は第１および第２の分岐回路を備え、各分岐回路は第１および第２の弁アクチュエータと電気的に通信するセンサスイッチを備え、第１の弁アクチュエータは第１および第２の油分離チャンバ間で共用される空気入口弁を制御し、第２の弁アクチュエータは第１および第２の油分離チャンバ間で共用される油出口弁を制御し、センサスイッチは１つ以上のセンサを通信して所与の油分離チャンバ内の流体状態を監視する。ここで、第１および第２の弁アクチュエータは、（ｉ）センサスイッチがセンサによって始動されるとき第１または第２の油分離チャンバの一方に弁設定（ａ）または（ｂ）を、（ｉｉ）他方の油分離チャンバに反対の弁設定を同時に誘導する。
【０１１１】
特徴となる側面によると、第１および第２の油分離チャンバはそれぞれ、センサスイッチと通信するセンサを備え、（ｉ）アクチュエータ制御空気入口弁が第１および第２の油分離チャンバによって共用され、第１のチャンバに弁設定（ａ）を、第２のチャンバに弁設定（ｂ）を誘導する少なくとも二位置三方アクチュエータ制御弁であり、（ｉｉ）アクチュエータ制御油出口弁が第１および第２の油分離チャンバによって共用され、第１のチャンバに弁設定（ｂ）を、第２のチャンバに弁設定（ａ）を誘導する少なくとも二位置三方アクチュエータ制御弁であり、（ｉｉｉ）トリガされたときに各センサスイッチが、感知されセンサスイッチに通信された流体状態の変化に応答して、共用アクチュエータ制御空気入口弁と共用アクチュエータ制御油出口弁を反対の弁設定（ａ）または（ｂ）に誘導することができる。
【０１１２】
多数の実施形態では、切替回路は第１および第２の油分離チャンバのそれぞれに対して第１および第２の分岐回路を備え、第１および第２の分岐回路が１つ以上のセンサ状態を有して所与の油分離チャンバ内の流体状態を監視する１つ以上のセンサと通信し、第１および第２の分岐回路が１つ以上の弁アクチュエータと電気的に通信して、第１および第２の油分離チャンバチャンバの一方に弁設定（ａ）または（ｂ）を、他方のチャンバに反対の弁設定を誘導し、コントローラユニットはセンサ状態を監視して、第１および第２の油分離チャンバ間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を互い違いに設定する動作コマンドを供給する。１実施形態では、第１の分岐回路が１つ以上の弁アクチュエータと電気的に通信して弁設定（ａ）を誘導し、第２の分岐回路が１つ以上の弁アクチュエータと電気的に通信して弁設定（ｂ）を誘導する。
【０１１３】
上述したように、本開示の油水分離器が通常動作を行うとき、部分真空が所与の油分離チャンバ外の油流路にかけられて、該チャンバの油流路が開放されるときの流路からの油の流入と捕捉を促進する。これは１つ以上のポンプを使用して達成することができる。たとえば、油出口弁が２つのチャンバ間で共用されるときには、ポンプは１つのみ必要である。共用されないときは、この目的で２つのポンプを使用することができる。よって、多くの実施形態では、油分離器はシステムとして吸引ポンプまたは真空ポンプなどのポンプをさらに含む。油水分離器システムは、ポンプが油水分離器から除去する生成物を回収する保管タンクまたは液体トラップをさらに含むことができる。たとえば、液体トラップ機構は、ポンプがチャンバから除去する油などの分離生成物を捕捉するために使用することができる。１実施形態では、液体トラップが油流路と流体連通し、油出口の下流でポンプの上流に配置される。
【０１１４】
特に関連する部分真空をかけるポンプは、油出口でポンプによって生じる流量が油分離チャンバへ供給する油水主管の流量と近似するポンプを含む。たとえば、真空ポンプまたは吸引ポンプを動作させて流体を油水主管に引き込み、排出用のシステムを通過させるとき、真空量（または排気量）のバランスをとり、油水分離器システムをわたる所望の流量を達成することが望ましい。これは、乱流だけでなく、パイプの長および容積、チャンバの高および体積、圧送能力および位置、液圧ヘッド、屈曲、装具、弁などに関連するその他の特徴を管理するのに役立つ。浚渫ノズル用途の場合、一般的にシステムは水ポンプを含む。
【０１１５】
油水分離器は、所望の流を達成する１つ以上の流コントローラユニットをさらに含むことができる。一般的に、コントローラユニットは設定値と流体流状態の工程変数とを比較し、この変数の値は、流量、液位、乱流、温度、圧力、流体組成など、流の変化を監視して負荷障害を制御するセンサから提供または送信される。１例では、コントローラユニットは、ポンプを制御し、油出口での吸引と油水主管からの流入とを調整するように使用される。別の例では、コントローラユニットは、入口と出口の流路を制御する流アクチュエータ制御弁を管理して、１つ以上の弁が動作中またはメンテナンスや較正などのためにシステムを通る流体量を調節する部分開放または部分閉鎖などの追加の設定をさらに含むことができるように使用される。具体的には、コントローラユニットは、油分離器システムの１つ以上のセンサによって受信される信号に応答して、ポンプシステムと１つ以上の弁アクチュエータを管理するように使用される。
【０１１６】
認識されるように、油水分離器は１つ以上の追加のチャンバをさらに含むことができる。たとえば、油水分離器は、１つ以上の追加の油分離チャンバに供給する１つ以上の追加の分配岐路をさらに含むことができる。ここで、弁制御システムは、第１および第２の油分離チャンバと１つ以上の追加の油分離チャンバの間で反対の弁設定（ａ）および（ｂ）を設定するように容易に適合させることができる。他の例は、対として組み立てられる、および／または配備される二重チャンバシステムなどのモジュール構造も含む。
【０１１７】
よって、油水分離器は、広い範囲の車輌を用いて輸送するのに十分軽量かつコンパクトである迅速配備浄化キットなど、複数の構造および複数の異なる用途に適合させることができる。システムは容易に拡大縮小可能であるため、より小型および大型のバージョンも可能である。
【０１１８】
図面を参照すると、後述するように、図１〜５は、水よりも軽い薄膜の回収用のスキマーヘッドを装着した例示の油水分離器を示す。しかしながら、例示の実施形態の設計はその他の装置、システム、方法にも適用可能であり、限定的であることを目的としないと理解される。図面を詳細に参照すると、類似の参照符号は類似の部品を指し、いくつかの特徴が図示されている。
【０１１９】
まず図１は、例示の牽引式油水スキマー装置１３を示す透視側面図である。図示されるように、スキマーは、油水主管２を通じてスキマーヘッド９に接合される油水分離器１から成る。水面１０を参考として示しており、コンポーネントは通常は水中に沈み、動作時は水上に出る。本例では、大きさ１２は１フィートである。油水主管入口１１を有するスキマーヘッドは、たとえば連結器を通じて動作可能に接続され、油水主管と流体連通して、油水分離器の異なるチャンバに混合密度流体流を供給することができ、各チャンバは、一部はフラップ逆止弁３、油出口器具４、空気入口器具５、水出口フロートボール逆止弁６、フロートスイッチ８によって協調的に調節される油水入口を含む。なお、ここでは、油出口器具４と空気入口器具５は遮られない通路であり、それぞれがチャンバの外側を、たとえば二位置三方空気圧始動弁（図示せず）に連結して、油流の出と空気流の入りを調節する。本例では、真空ポンプがホースを通じて二位置三方空気圧始動弁の共通ポートに装着され、他の２つのポートが両チャンバの２つの油出口器具４に装着される。同様に、大気に開放されるホースはホースを通じて二位置三方空気圧始動弁の共通ポートに装着され、他の２つのポートが両チャンバの２つの空気入口器具５に装着される。各種ブームシステム（図示せず）をスキマーヘッドに装着して、スキマーヘッドに混合密度流体流を捕捉し、集結させ、送ることができる。該装置を安定化させるために各種浮力システム（図示せず）も採用することができる。
【０１２０】
図２は油水分離器１をより詳細に示す。図２Ａは油水分離器の透視側面図である。図２Ｂは油水分離器の上面図である。図２Ｃは油水分離器の部分透視下面図である。図２Ｄは第１および第２の分配岐路１５に分岐する油水マニホルド１４に供給する油水主管２を示す。
【０１２１】
図２に示すように、外側側壁１６、下板１７、上板１８が接合されて、２つの油分離チャンバ１９および２０を配置した液密封止ハウジングを形成する。油分離チャンバは、対称軸が略垂直方向に延在するように、共有され垂直に配置される中間側壁２３によってハウジング内に形成される。また、ハウジングの外側側壁１６は略ピラミッド状であり、該ピラミッドは下板で下方で延在するベースから上方に延在し、上板と交差して、各油分離チャンバ内で縦方向に狭くなっていく油回収柱を形成する。
【０１２２】
油分離チャンバ１９および２０はそれぞれ油出口２１と空気入口２２を含む。油出口と空気入口はそれぞれ、上板を通り、対応チャンバの内部と該チャンバの外部とを流体接続する液密封止された通路を形成する。同様に、油水入口２４と水出口２５はそれぞれ、下板を通り、対応チャンバの内部と該チャンバの外部とを流体接続する液密封止された通路を形成する。油出口と空気入口は水面上のコンポーネントとして示されているが、本例の油水入口と水出口は一般的に装置の動作中は水面下に位置する。
【０１２３】
図２に示すように、３０度以下の屈曲角度２６および２７を有する油水主管２と分配岐路１５は、各油分離チャンバへの低乱流油水流路を画定する。各油水流路は、油水入口を通って所与の油分離チャンバの外部から内部へと進む。各油水入口はフラップ逆止弁３によって調節される。ヒンジ２８を備えたフラップ逆止弁３は閉鎖位置で図示されている。フラップ弁は流体が分配岐路から引き込まれて関連チャンバに入るときに該チャンバを開放する。フラップ弁は、分配岐路からの流体流が停止するとき、閉鎖位置に戻って逆流を防止する。
【０１２４】
各水出口２５は管状のフロートボール逆止弁６によって調節される。各フロートボール逆止弁はチャンバの下板の水出口に嵌合されて、チャンバの内部から外部への水流路を画定する。図示されるようにフロートボール２９が管状アセンブリの底部で水平配置されたフロートボール保持ロッド３０に位置するとき、水出口は流体流に対して開放される。フロートボールがフロートボール座３１に引き込まれて、フロートボール座の半円通気孔３２を封止するとき、水出口が閉鎖される。
【０１２５】
動作時、油水入口２４と油出口２１が閉鎖され、空気入口２２および水出口２５とフロートボール座３１の半円通気孔３２とを通る水流路が開放されると、水がチャンバから流れ出る。空気入口２２が閉鎖され、部分真空がかけられて該チャンバの油出口２１から流体を引き出すと、部分真空はフロートボール逆止弁チューブアセンブリのチャンバ内に吸引力を加える。吸引により、フロートボールがフロートボールチューブアセンブリに引き込まれる。フロートボールは吸引下でチューブ内を上昇し続けるため、最終的にはフロートボール座に位置し、半円通気孔を封止することによって水がチャンバから流れ出るのを制限する。同時に、チャンバ外で油出口２１を吸引すると、混合密度流体流が油水主管から油水入口２４とフラップ逆止弁３の開口部とを通じて油分離チャンバに引き込まれる。フラップ弁は流入する流体流を静めて、様々な密度の流体のさらなる分離を促進するディフューザとしての役割も果たす。
【０１２６】
上述したように、図２は、油分離チャンバ毎に２つのフロートスイッチ８を備えた油水分離器を示す。各フロートスイッチの動作は、ガイドチューブ３４のチャンバ内に配置されるフロートチューブ３３の上方または下方移動によって制御される。ガイドチューブは圧力均等化のため、垂直方向に穴７が開けられる。細長フロートチューブは、油などの粘性材料を貫通するように設計される。また、フロートチューブは中空であり、密度が水よりも低いが油よりも高くなるように設計される。水の密度が高いため、フロートチューブはガイドチューブ内の水面に沿って確実に移動して油内に沈む。水面が特定の高度より上方に移動すると、フロートはレバーアームアセンブリ３５を圧力センサスイッチ３７のプッシュボタン３６と係合させる。
【０１２７】
図２に示す圧力センサスイッチ３７は単極双投（ＳＰＤＴ）常開（ＮＯ）瞬時マイクロスイッチであり、フロートチューブがガイドチューブ内で上昇し、レバーと係合して、該スイッチと対応付けられる分岐回路を完成し付勢すると、弁アクチュエータを制御する分岐回路が接続される。圧力センサスイッチが始動されると、両チャンバの弁設定が反転されて、多すぎる水でチャンバを満たし、空気入口流路を開放するとともに、油出口流路を閉鎖し、該チャンバ内の水を油回収柱内で落下させ、油水入口フラップ弁を閉鎖させたまま底部の水出口フロートボール弁を通じて直接排出する。また、水がチャンバから排出されると、フロートチューブがスイッチから分離する。フロートチューブと接触するマイクロスイッチは瞬時スイッチであるため、通常開放位置に自動的にリセットされ、回路を瞬時にオフにする。同時に、他方のチャンバの弁設定は既に空気入口流路を閉鎖し、油出口流路を開放するように変更されているため、最終的に水が閾値水位まで堆積するまで油を能動的に除去する結果、フロートスイッチが両チャンバの弁設定を再び反転させる。このサイクルは、工程が連続し自動的に制御されるように反復される。
【０１２８】
図３は、図１に示す例示の油水分離器の流体流を自動的に制御する圧力センサスイッチ３７を備えた単純な閉ループリレー切替回路３９を示す。要約すると、同図は２つの分岐回路４０および４１を備えた切替回路を示し、分岐回路はそれぞれ分岐回路毎に２つのリレーを動作させる圧力センサスイッチ３７を有し、同一の２つのアクチュエータ制御弁４２および４３を逆位置に設定する。この構造は、センサスイッチを通じた各分岐回路へのセンサフィードバックに応じて、各アクチュエータ制御弁を相互に反対に設定する自動機構を提供する。
【０１２９】
より具体的には、リレー４４および４５は分岐回路４０の一部である。リレー４６および４７は分岐回路４１の一部である。よって、各分岐回路は２つのリレーを動作させる圧力センサスイッチ３７を含む。第１のリレーは２つの油分離チャンバ間で共用される空気入口弁４２を制御し、第２のリレーは２つの油分離チャンバ間で共用される油出口弁４３を制御する。共用４２および４３はそれぞれソレノイドスイッチ、すなわち、リレーを有する二位置三方（２Ｐ／３Ｗ）空気圧式方向制御弁である。各リレーは通電されると、関連の２Ｐ／３Ｗ空気圧式弁を開放または閉鎖させる。
【０１３０】
なお、両方の分岐回路はそれぞれ、同じ空気入口弁４２と同じ油出口弁４３を制御する。なお、各分岐回路は常時開放されており、各自の圧力センサスイッチ３７によって制御される。よって、一方の圧力センサスイッチがトリガされると、分岐回路を始動して、弁の前回の位置に応じて、共用空気入口弁４２および共用油出口弁４３を同時に開放または閉鎖させる。圧力センサスイッチ３７は瞬時スイッチであるため、自動的に常時開放位置にリセットされて、両分岐回路が開放するように分岐回路の動作を停止させる。
【０１３１】
図３に示すように、共用空気入口弁４２と共用油出口弁４３の最初の弁位置は、所与の油分離チャンバに対して相互に逆の位置に設定される。一方のチャンバでは、共用油出口弁４３の初期位置が開放に設定され、共用空気入口弁４２の位置が閉鎖に設定される。他方のチャンバでは、共用油出口弁４３の初期位置が閉鎖に設定され、共用空気入口弁４２の位置が開放に設定される。一方のチャンバの始動弁を油開放／空気閉鎖に設定し、他方のチャンバを空気開放／油閉鎖に設定することで、該装置の動作に備える。
【０１３２】
たとえば、油と水を分離する動作では、油開放／空気閉鎖チャンバ内の油面が高いとき、フロートチューブセンサは上述したように該チャンバ内の油よりも重いために沈むことによってこの状態を検出する。フロートチューブが油開放／空気閉鎖チャンバに堆積する水のために閾値限度まで上昇すると、圧力センサスイッチがトリガされて、分岐回路を付勢し、このチャンバの弁を空気開放／油閉鎖に移動させると同時に、他方のチャンバの弁を油開放／空気閉鎖に移動させる。図示されるように、流を１方向に限定する自動調節逆止弁と共に、切替回路とアクチュエータ制御弁が、各チャンバで検出される水面と油面の変化に応じて、チャンバ間で弁設定（ａ）および（ｂ）を自動的に相互に設定する弁制御システムを提供する。
【０１３３】
図４は、図１に示す例示の油水分離器のスキマーヘッドアタッチメントを示す。スキマーヘッド９は油水主管入口１１、口部４８、排水口４９を含む。水面１０は、該装置が通常動作にあるときの流体の流入面と対応するスキマーヘッド面の近似点を示す。図示するように、スキマーヘッド口部４８と排水口４９は、スキマーヘッドの上流側で流体流を受け入れる水平方向細長開放面と内側に開放内側チャンバとを設けて、口部が受け入れる水を排出する下流側の排水口への流路を形成するように構成される。水平細長口部４８は、水面上の部分と水面下の部分とを含むように配置される。排水口４９は垂直方向に細長であり、水面下に位置する。
【０１３４】
一般的に、スキマーヘッドハウジングは、スキマーヘッドの下流側で円柱部５２に収束する上壁、下壁、側壁を含む。口部４８は上壁、下壁、側壁の上流側によって画定される。口部を形成する側壁と下壁は円柱部５２に向かって下方に収束して、収束し下向きに傾斜するスロート部を提供する。このスキマーヘッド９の収束下向き傾斜スロート部は、油などの水より軽い生成物がスキマーヘッドハウジングの面に貯留したまま、水面と油水界面下の流体流を口部から排水口の外部へ自然に導く構造を提供する。
【０１３５】
スキマーヘッド９の透視側面図である図４Ａをさらに詳細に参照する。図４Ｂは、スキマーヘッドの不透明前面図である。図４Ｃはスキマーヘッドの不透明上面図である。図４Ｄはスキマーヘッドの不透明後面図であり、口部４８の高さ５０は本例では１２インチ、すなわち、水面上は約６インチ、水面下は６インチである。口部４８は、油や水などの上流源から水面１０で流入する流体流を受け入れる水面上と水面下の部分を備える。口部は縦軸に沿った内部流路を含み、流体流を運ぶ内部流路を画定する。なお、図４Ａでは、油水主管２は、水面よりも十分下方の湾曲後壁の水排水口４９を通じてスキマーヘッドへ入る。図４Ｂおよび４Ｄの破線のボックスは、排水口４９を通って上方に向かいスキマーヘッドチャンバに入る油水主管２の進入点を示す。油水主管２を装着させ、油水分離器からスキマーヘッドまで延在させる連結器（図示せず）はスキマーヘッド外に設けられる。
【０１３６】
図４に示すように、スキマーヘッドの壁は湾曲後壁まで下方に収束して、円柱状チャンバ５２を形成する。この収束は、口部から下流に向かい排水口４９を出るように水などの高密度流体を導くことができる口部４８からの流路を形成する。本例の円柱特徴５２は、図４Ｃに示すように半径６インチ（または直径１２インチ）を有する。なお、本例でベース５３に設けた円柱の下流湾曲後壁の排水口４９は、図４Ｄに示すように１２インチである。よって、口部４８の高さ、円柱特徴５２の径、ベース５３での円柱の下流湾曲後壁は、所望の流体流を維持するためにほぼ等しい。
【０１３７】
図４Ｄでも示すように、油水主管２の拡張部は、約３０度以下の上方屈曲角度でスキマーヘッドに収容されるため、スキマーヘッド油水入口は水平に細長の楕円油排水口を形成し、その面は水面直下に水平に配置される。さらに図示するように、排水口４９は、円柱状または内方湾曲後壁の垂直方向に細長い開口部である。通常、排水口は、たとえば図４Ｄに示すように、少なくとも排水口の側部と上部が湾曲しているという点で垂直方向に角を成さない。具体的には、排水口４９は垂直方向に角を成さず細長であり、放物線または双曲線状の開口部を有し、その頂点が水面１０に対する排水口の頂点を画定し、開口部のベース５３がスキマーヘッドの円柱部の床によって画定される。
【０１３８】
なお、排水口４９の頂部は、水面と油水主管２の油水主管入口１１の下方に位置する。排水口４９のもう１つの特徴は、排出領域に向かって鋭角で傾斜していることである。開口部の輪郭と位置と共にこの角度を調節して、所与の最終用途に合わせて流体流の形状パラメータおよびその他の特性を変更することができる。
【０１３９】
図４に示すように、排水口４９の構造は、スキマーヘッド内の水面に水より軽い生成物を貯留させたまま、回転する流体流が連続的に水を排出させるため、口部で受け入れて接線方向下方に向かって排水口４９から脱出する流体流の縦方向の流れを促進する。
【０１４０】
図面に示すように、スキマーヘッドの水平上部から下方に傾斜する床は流体の流入方向に先細となる一方、側壁は円柱特徴５２から口部４８に向かって上方に先細となる。図示されるように、スキマーヘッドの壁によって形成される流路は、縦方向に先細となり、排水口４９に向かって下方に傾斜する口部４８で始まる床からの流路を画定する。
【０１４１】
なお、図４Ｂでは、円柱部の前部のベースと下方に先細となる口部の床が交差する。ここで、ベースは円柱状くさび状であり、くさびの頂側が上流を向き、円柱状チャンバは上記円柱状くさびのベースを画定する下流側に排水口４９を有する。
【０１４２】
次に、図５は、該装置が水より軽い生成物の薄膜で汚染された水塊で通常動作するときの、図１に示す油水分離器スキマーシステム１の例示の油水分離器部分の流体流を示す。油などの水より軽い汚染物質は黒色矢印で示し、水を含む重い流体は灰色矢印で示し、空気流は白抜き矢印で示す。
【０１４３】
図５は流路が弁および弁制御システムによって開閉されるときの流体流を単に示しているため、特定の弁および弁制御システムなど、スキマーシステムとしての油水分離器のいくつかのコンポーネントを図示していない。また、油水主管２に汚染された流体流を供給するスキマーヘッドアタッチメント９も図示しない。浮力部材も、油出口２１で油水分離器ハウジング外の油流路に部分真空をかけて所与のチャンバへ、および所与のチャンバから流体を引き込むポンプも図示しない。
【０１４４】
一般的に、図５Ａ〜５Ｄは第１の処理サイクルにおける例示の油水分離器の異なる図面であり、図５Ｅ〜５Ｈは反対の弁設定に反転させる第２の処理サイクルにおける油水分離器の透視図である。なお、油水分離器は、ここでは例示のためにチャンバ「Ｃ１」およびチャンバ「Ｃ２」とそれぞれ称する第１および第２の油分離チャンバ間で反対の弁設定を設定する。ここでは、逆であるが相乗的な分離モードで並行に動作する２つの油分離チャンバＣ１およびＣ２が明らかに分かる。なお、低乱流流路は、油水主管から油水マニホルドを通じて分配岐路と油分離チャンバまで遮られない。
【０１４５】
上述し、図５に示すように、弁設定（ａ）では、油水入口２４と油出口２１の流路が開放される一方、空気入口２２と水出口２５の流路が閉鎖される。対照的に、弁設定（ｂ）では、油水入口２４と油出口２１の流路が閉鎖される一方、空気入口２２と水出口２５の流路が開放される。
【０１４６】
具体的には、図５Ａ〜５Ｄは、チャンバＣ１が弁設定（ａ）であり、チャンバＣ２が反対の弁設定（ｂ）である第１のサイクルにおける油水分離器を示し、図５Ｅ〜５Ｈは、弁設定が第２のサイクルに切り換えられて、チャンバＣ１が弁設定（ｂ）であり、チャンバＣ２が弁設定（ａ）であるときの油水分離器の透視図である。
【０１４７】
より具体的には、図５Ａおよび５Ｅは、図５Ａの弁設定（ａ）と図５Ｅの弁設定（ｂ）間で交互に循環する油水分離器のチャンバＣ１の部分透視側面図である。チャンバＣ１の動作と並行して、図５Ｄおよび５Ｈは、図５Ｄの弁設定（ｂ）と図５Ｈの弁設定（ａ）間で交互に循環する油水分離器のチャンバＣ２の部分透視側面図である。
【０１４８】
図５Ｂおよび５Ｆは、図５Ｂの弁設定（ａ）と図５Ｆの弁設定（ｂ）間で交互に循環するチャンバＣ１と、図５Ｂの弁設定（ｂ）と図５Ｆの弁設定（ａ）間で交互に循環するチャンバＣ２とを示す部分透視下面図である。同様に、図５Ｃおよび５Ｇは、図５Ｃの弁設定（ａ）と図５Ｇの弁設定（ｂ）間で交互に循環するチャンバＣ１と、図５Ｃの弁設定（ｂ）と図５Ｇの弁設定（ａ）間で交互に循環するチャンバＣ２とを示す部分透視上面図である。
キットおよび配備システム
【０１４９】
上述するように、本方法により恩恵を受ける、および／または本方法を実行する際に使用される本開示の混合流体分離器を備えるキットおよび配備システムが提供される。たとえば、本方法の実行に使用される混合流体分離器を含むキットおよび配備システムは、ブーム、ホース、ポンプ、保持タンク，またはその他の容器などの１つ以上の追加のコンポーネントを備えることができる。キットは、解体された、および／またはすぐ利用できる事前に組み立てられたコンポーネントを含むシステムを含むことができる。特に対象となるのは、図面に示すような油分離器を含むキットである。
【０１５０】
上記コンポーネントに加えて、本キットは、本方法を実行する命令をさらに含むことができる。これらの命令は様々な形式で本キットに存在することができ、そのうち１つ以上がキットに存在することができる。これらの命令が存在することのできる形式の１つが、適切な媒体または基板に印刷された情報、たとえば、情報がキットの包装や包装の挿入物などに印刷された紙類である。さらに別の手段は、情報が記録されたディスケットやＣＤなどのコンピュータ読取可能媒体である。さらに存在することができる別の手段は、インターネットを介して遠隔位置から情報にアクセスするために使用可能なウェブサイトアドレスである。任意の簡便な手段がキットに存在することができる。
【０１５１】
本文書で採用される「配備可能システム」という用語は、本開示のシステムのコンポーネントの集合を指し、具体的には混合流体分離装置およびシステムが本明細書に記載および図示される。よって、本方法を実行するためにまとめられる混合流体分離装置の各部が含まれる。
有用性および利点
【０１５２】
本文書の油水分離器、キット、方法は、水、さらには汚染沈殿物からの汚染物質除去などの様々な用途で使用される。本開示は、池、小川、川、湖、湾、開放された海などから、様々な密度の流体、特に水塊中の浮揚性汚染物質を分離するための広範な適用範囲を有する。また、本開示は、たとえば、沿岸のスキミングまたは沿岸沈殿物の清掃用のスキマーヘッドまたは浚渫ノズルアタッチメントを用いて海岸線およびその他の浅い水環境を清掃するために使用することができる。これには、容器に加えられる牽引力下で汚染水を該装置に供給するとき１つ以上の容器と併せて配備されるだけでなく、水流によって供給されるとき停泊設備内に、あるいは、水タンクに装置を置くことによって流体のタンク内に配備されることが含まれる。
【０１５３】
タンク用途では、陸地を含む開水域に直接配置されるか否かに関係なく油水分離器を配備することができる。この側面はそれ自体複数の用途を有する。たとえば、スキマーヘッドアタッチメントを有する油水分離器は、油性水またはその他の混合密度流体を含有するスロップタンク内に配置されるため、動作させると、ほぼ水のみが残るまで連続的に生成物を除去することができる。他の用途では、油水分離器が水を伴うタンクに配置され、スキマーヘッドまたはその他のアタッチメントがタンク外に配置されて、処理対象の物質を回収する。
【０１５４】
タンク内の具体例の１つは、油水分離器が水タンクに配置され、油水主管がホースを通じて浚渫ヘッドアタッチメントに連結される用途である。真空ポンプまたはその他の適切なポンプが十分な真空をかけて、水タンクから浚渫ノズルへ水を圧送して、水タンク外から、たとえば露出した海岸線、泥水、格納池、汚染した埃または砂の塊、その他多くの固体および液体廃棄設備などから汚染物質を引き込んで処理しつつ、油水分離器チャンバから回収タンクへ流体を引き込む。このように、水タンクは浚渫ノズルに水を供給し、汚染源を処理しつつ、連続的にリサイクルされる。
【０１５５】
認識されるように、本開示の油水分離器は、望ましくまたは有効に、液体が油またはそれ以外のいずれで汚染されているかにかかわらず、ほぼすべての液体環境に配置して動作させることができる。また、該装置の水出口をホースまたはパイプを通じて装着して、これらの出口から排出される流体を回収することで、該装置のハウジング自体を液体に直接配置する必要を省くことができると企図される。よって、油流出シナリオにおいて油と水を分離するのに特に適する一方、該装置は油で汚染されていない液体と沈殿物の処理を含むがそれらに限定されない複数のその他の用途に適合させることができる。
【０１５６】
本願の油水分離器、キット、方法はいくつかの利点を有する。付随する利点は、水面から油を除去するうえで特に明白である。
【０１５７】
１つの利点は、油水分離器が、たとえば、波立つ水環境であっても水よりもずっと大量の水を回収できる優秀な生成物回収効率を備えることである。もう１つの利点は、連続流によって非常に優れた分離速度が可能となることである。本油水分離器の連続流モード機能では、単独または共通の流入混合密度流体流源が、略同一の流出量で分離流体の分離および放出を促進しつつ、所与の流入量での連続流を可能にする。
【０１５８】
さらに、油水分離器は簡易な配管と簡便な操作をもたらす。所望に応じて、必須の動作接続を可能にするように弁アクチュエータ、逆止弁、ポート、ストップなどを構成することができ、手動動作モード、自動動作モード、または手動および自動動作モードの組み合わせで流体センサとコントローラシステムを採用することができる。また、３つ以上のチャンバを並列して採用し、たとえば、能動モードチャンバ内の油水分離と滞留時間を増やすと共に、モジュール式で容量を向上させることができる。
【０１５９】
さらに別の利点は、石油流出封じ込めブームシステム、油スキマーヘッド、浚渫ノズルなどの各種流体回収装置を本開示の油水分離器に容易に接続できることである。この側面によると、分離器は上述したように、タンク内だけでなく、水より軽い生成物の薄膜を捕捉、凝縮、回収する牽引または停泊ブームシステムを含む様々な多くの環境および用途に適合させることができる。油水分離器は、概して潮汐で露出した海岸、浅瀬、沿岸環境などの潮汐領域で特に有効である。
【０１６０】
本油水分離器のもう１つの重要な利点は、迅速対応油回収システムとして使用されるように容易に適合させられることである。たとえば、図示されるような油分離器を備えた携帯キットは、標準的な市販の「魚ケース」に容易に嵌め込むことができる。この「魚ケースサイズの油分離器システム」は、多くの既成のスキマーヘッドとブームシステムと共に機能する。たとえば、標準的な沿岸２フィートに浮かぶビニル被覆油封じ込めブームおよびその付属品と組み合わされるとき、システム全体は６００ポンド未満の重量に収まり、ヘリコプターに積み込むことができる。これには、荷揚げおよび輸送、所望すればそれ以外の目的で標準的な４〜６インチ粘性流体真空ポンプと４８インチ油封じ込めタンクを含むオプションも含まれる。このため、港へのアクセスが制限される、あるいはアクセスがない遠隔地における迅速配備が可能になる。
【０１６１】
石油流出の浄化の観点から、魚ケースサイズの油分離器システムは、２ノットで牽引されるときに毎分２００ガロンの流体を処理することができる。つまり、最も一般的な種類の不所望の流出物、すなわち、１０００ガロン以下の流出物の処理を、非常に低い事前コストで対処することができる。
【０１６２】
さらに、各コンポーネントは損傷したときに容易に交換され、製造が比較的安価で簡単である。また、前部の封じ込めブーム部のサイズは、より大きな掃討用のパネルを追加することによって容易に拡張可能である。
【０１６３】
したがって、本開示は広範な各種用途を有し、当該技術に大きく貢献する。
【０１６４】
本明細書で引用されるすべての公開物および特許は、まるで個々の公開物または特許出願が特定して個々に指摘されて引用によって組み込まれるように、引用によって本明細書に組み込まれる。公開物の引用は出願日前の開示を示すためであり、本発明が先行発明により上記公開物に先行する権利を与えられていないと承認するものと解釈すべきではない。
【０１６５】
本発明の好適なおよび代替の実施形態を例示したが、上述したように、添付の請求項の精神および範囲を逸脱せずに様々な変更を加えることができる。したがって、発明の範囲は、これらの好適なおよび代替の実施形態の開示に限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ）】
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【図４Ｂ）】
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【図４Ｃ）】
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【図４Ｄ）】
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【図５】
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【国際調査報告】
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