(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体に装着され、油と水との混合汚染水から油分を分離回収する油回収装置であって、最下部に油分分離後の浄化水を排出する排出口を備えた円筒状のサイクロン室と、船体の前進によって生ずる前記汚染水の相対流を利用して、前記サイクロン室の接線方向に開設した汚染水取入口を介して前記サイクロン室内部に汚染水を導く汚染水導入ダクトと、汚染水導入ダクトからサイクロン室の接線方向に汚染水を導入することによってサイクロン室内で生じた渦流の中心部から油分を分離回収する油分回収機構とを有する水流式油回収装置において、前記サイクロン室は、その最下部の壁面が前記渦流の回転方向に沿って次第に外側へ張り出すよう弧状に拡幅されて排出口に至るよう形成された拡幅部を有し、この弧状拡幅部に前記サイクロン室内の渦流の速度を順次増大させて浄化水を排出口へ導く渦流加速手段を設け、前記渦流加速手段は、前記サイクロン室の室外から圧送される高圧水を前記サイクロン室の内壁近傍より前記渦流の回転方向に噴射するジェットノズルと、前記サイクロン室の内壁面に沿って弧状に連続配置される複数のラッパ状ノズルとからなり、前記複数のラッパ状ノズルのうち、前記渦流の最も上流側に位置するラッパ状ノズルは、その大径部が前記ジェットノズルの噴出口を包囲するように配置され、その他のラッパ状ノズルも、各々の大径部が前記渦流の上流側に隣接するラッパ状ノズルの噴出口を包囲するように配置されることを特徴とする水流式油回収装置。
【請求項２】
前記ラッパ状ノズルは、各々の噴出口の径が前記渦流の上流側に隣接するラッパ状ノズルの噴出口の径よりも大きく寸法設定されることを特徴とする請求項１に記載の水流式油回収装置。
【請求項３】
前記各ラッパ状ノズルは、各々に前記渦流の上流側で隣接するラッパ状ノズルよりも低く位置するよう順次配置されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の水流式油回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば淡水面や海水面（以下、これらを水面と呼ぶ）に浮いた油分を回収して水面を浄化する装置に関するものであって、特に汚染水の油分を装置と汚染水との相対流を利用して分離回収するようにした水流式油回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンビナート事故やタンカー事故などにより、水面が油で汚染されることが度々あり、大きな環境問題となっている。現在、このように汚染された海水（または淡水）を浄化するものとしては、汚染水域を航行することによって生じた汚染水の相対流を利用して汚染水を装置内部に取り込み、装置内部で汚染水より油分を分離回収する水流式油回収装置が知られている（特公昭５３−８３７８号公報参照）。
【０００３】
この水流式油回収装置は、角筒形の汚染水導入ダクトを備えており、汚染水導入口を介してダクト内部に取り込まれた汚染水は、続いてサイクロン室と呼ばれる円筒状のチャンバに導入される。サイクロン室と汚染水導入ダクトとは、サイクロン室接線方向に開設した汚染水取入口を介して連通しており、この位置関係を以って、サイクロン室に取り込まれた汚染水はその内壁面に沿って旋回し、いわゆる渦流が生ずる。汚染水からの油分回収は、このサイクロン室内での渦流による遠心分離作用により、渦流の中心域に集まる油分をサイクロン室の軸線上に設けた吸油管でもって吸引することによりなされる。なお、サイクロン室の最下部には、排出口が設けられており、油分回収後の浄化水をサイクロン室外へと排出できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の水流式油回収装置においては、船体の航行速度が増加し、汚染水の相対速度が大きくなってくると、取入口に導入される汚染水の量が次第に増加して取込みダクト内に滞留し、ついには装置本体自体が水流抵抗となって、取入口から外部に汚染水が溢れ出し、油分の回収効率が低下するだけでなく、広範囲に油が拡散するなどの問題が併発する。すなわち、この水流式油回収装置では、装置それ自体のもつ水流抵抗に起因して取り込み可能な汚染水量が制限されることとなり、油回収効率を向上させることは困難であった。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑み、従来の水流式油回収装置に比して、その油回収効率を格段に向上することが可能な油回収装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係る水流式油回収装置の如く、最下部に油分分離後の浄化水を排出する排出口を備えた円筒状のサイクロン室と、船体の前進によって生ずる前記汚染水の相対流を利用して、前記サイクロン室の接線方向に開設した汚染水取入口を介して前記サイクロン室内部に汚染水を導く汚染水導入ダクトと、汚染水導入ダクトからサイクロン室の接線方向に汚染水を導入することによってサイクロン室内で生じた渦流の中心部から油分を分離回収する油分回収機構とを有する水流式油回収装置において、前記サイクロン室は、その最下部の壁面を前記渦流の回転方向に沿って次第に外側へ張り出すよう弧状に拡幅させて排出口に至るよう拡幅部を形成し、この弧状拡幅部に前記サイクロン室内の渦流の速度を順次増大させて浄化水を排出口へ導く渦流加速手段を設けることが、当該課題を解決する本発明の技術思想である。
【０００７】
このような構成とすることによって、排出口からの浄化水の排出速度を加速でき、汚染水の装置への取り込み量が増加して、油回収効率を向上することが可能となる。
【０００８】
尚、浄化水の渦流加速手段は、サイクロン室の室外から圧送される高圧水を前記サイクロン室の内壁近傍より前記渦流の回転方向に噴射するジェットノズルと、前記サイクロン室の内壁面に沿って円弧状に連続配置される複数のラッパ状ノズルとからなり、この連続配置複数ラッパ状ノズルのうち、前記渦流の最も上流側に位置するラッパ状ノズルは、その大径部が前記ジェットノズルの噴出口を包囲するように配置され、その他のラッパ状ノズルは、各々の大径部が前記渦流の上流側に隣接するラッパ状ノズルの噴出口を包囲するように配置することが、当該課題の解決に必要な渦流加速手段であり、当手段の創出が、本発明の心髄である。
【０００９】
この場合、サイクロン室の室外から圧送される高圧水を前記サイクロン室の内壁近傍から、ジェットノズルを介して過流の回転方向に噴射することにより、過流の回転速度を加速しようとするのは、前記高圧水が前記連続配置複数ラッパ状ノズルによってサイクロン室内の過流と一度期に合流するのを回避できるようにし、ラッパ状ノズルの各段での衝突の際、双方の流速の差が徐々に縮まり、合流に伴うエネルギー損失を低減しようとする為である。
【００１０】
また、ジェットノズルからの高圧水は、弧状に流動すると、その水流形状がひしゃげられ円筒形状が歪むという現象の発生が、この発明による連続配置複数ラッパ状ノズルの作用で、かなり抑制され、高圧水の水流形状が略円筒形状を保つよう整流されており、高圧水とサイクロン室の過流との合流効率が高まる。
【００１１】
更に、請求項２の発明に係る水流式油回収装置では、前記ラッパ状ノズルの各々の噴射口の径が、渦流の上流側に隣接するラッパ状ノズルの噴射口の径より大きく寸法設定する。それは、渦流の上流側から噴射される高圧水に新たなサイクロン室内の渦流が合流することによるエネルギー損失の回避を可能とし、水流形状を整えることが出来、合流効率の向上を可能にする為である。
【００１２】
請求項３の発明に係る水流式油回収装置では、各ラッパ状ノズルが渦流の上流側に隣接するラッパ状ノズルよりも低く位置するように配置する。これは、サイクロン室内においては浄化水が旋回しながら流下しているため、浄化水の渦流速度を高め、排出口からの迅速な排出を行うためには、複数のラッパ状ノズルにより整流される水流の方向と浄化水の水流の方向とを一致させる必要があるからである。
【００１３】
なお、前記サイクロン室は、前記汚染水の水面に略垂直な軸線を有し、水面上から水面下に延びる第１の円筒部分と、前記第１の円筒部分に連続し、前記軸線下方に向かって徐々にその断面積を減じるように形成された第２の略円筒部分とを有し、前記油分回収機構は前記第１の円筒部分に接続され、前記排出口を前記第２の略円筒部分に設けることにより、油分の分離及び浄化水の効率の良い排出を可能とすることが出来る。
【００１４】
更に、好ましくは、前記油分回収機構は、前記船体に搭載された吸引ポンプと、前記吸引ポンプと前記サイクロン室とを接続する吸油管とを有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る水流式油回収装置の実施形態を説明する。図１は、船体に取付けられた水流式油回収装置の外観斜視図、図２はその平面図である。これらの図１，２において、水流式油回収装置１０は、船体Ａの舷側に取付けられる筒状の汚染水導入ダクト１２と、この導入ダクト１２に連設した円筒状のサイクロン室１４と、汚染水から分離される油分の回収機構１６とを備えている。なお、図において水流式油回収装置１０は、船体Ａの片側舷側にのみ取付けられているが、当然船体Ａの両舷に取付けて油回収船としての油分回収能力を高めるようにしてもよい。
【００１６】
汚染水導入ダクト１２には、汚染水Ｂを導入するために船体Ａの進行方向に向かって開口した導入口１８が設けられており、このダクト１２の反対側はサイクロン室１４の接線方向に開設した汚染水取入口２０に接続されている。
【００１７】
汚染水導入ダクト１２の内部には、導入口１８よりサイクロン室１４の汚染水取入口２０にかけて徐々に流路断面積が減少するように、緩やかなカーブをもって湾曲形成されたガイド板２２が設けられている。このガイド板２２により、導入口１８を介してダクト１２内に取り込まれた汚染水Ｂは、図中矢印ａに示すように、その流動方向を汚染水取入口２０に向けることになる。また、汚染水取入口２０を介してサイクロン室１４内に流入した汚染水Ｂは、サイクロン室１４の内壁面に沿って流れることで、矢印ｂで示すような旋回流（渦流）が生ずることになる。
【００１８】
汚染水導入ダクト１２に連設されるサイクロン室１４は、汚染水Ｂの水面に対し略垂直な軸線を有する第１の円筒部分１４ａと、これより下方に位置して徐々にその断面積を減じる第２の円筒部分１４ｂとから構成される。第１の円筒部分１４ａには、上述の汚染水取入口２０が設けられ、更にサイクロン室１４内の汚染水Ｂから油分を外部に排出するための吸油管２４が接続される。
【００１９】
なお、この吸油管２４の他端は、船体Ａ上に設置された吸引ポンプ２６に接続されており、更に吸引ポンプ２６は回収油槽２８に接続され、吸油管２４を介して船体Ａ側へと回収された油分は、最終的に回収油槽２８内に蓄積されるようになっている。本実施形態においては、この吸油管２４と、吸引ポンプ２６と、回収油槽２８とで油分回収機構１６を構成している。
【００２０】
一方、断面形状が略円錐台形の第２の円筒部分１４ｂの最下部には、油分を含まない浄化水をサイクロン室外へ排出するための排出口３０が設けられる。この排出口３０は、船舶航行下流側に開口するように位置決めされる。
【００２１】
図３及び図４はこの排出口３０と後述のエジェクタ３２との位置関係を示したサイクロン室最下部の部分的横断面図であり、図５はその部分的縦断面図である。
【００２２】
これらの図からも明らかなように、サイクロン室１４は、その最下部の壁面がサイクロン室内の渦流の回転方向に沿って次第に外側へ張り出すよう弧状に拡幅されて排出口３０に至るよう形成された拡幅部１４ｃを有しており、この弧状拡幅部１４ｃには、サイクロン室１４の室外から圧送される高圧水をサイクロン室の内壁近傍より渦流の水流方向に噴射するジェットノズル３４と、壁面にノズル固定板４８を介して取付けられた複数のラッパ状ノズル３６，３８，４０，４２，４４とからなるエジェクタ３２（渦流加速手段）が設けられる。
【００２３】
このジェットノズル３４は、サイクロン室１４の外側から第２円筒部分１４ｂの壁を貫通して、そのほぼ接線方向に延びるように形成され、サイクロン室外部においては、ジェット水送水管４６を介して、船体Ａに搭載された高圧水ポンプ（図示せず）に接続されるようになっている。
【００２４】
なお、この場合ジェットノズル３４と各ラッパ状ノズル３６乃至４４とは、同一平面上においてサイクロン室の内壁面に沿って円弧状に連続配置されるが、好ましくは本実施形態の如くラッパ状ノズルの高さ位置が、水流方向に沿って次第に低位置となるように連続配置すれば、噴射される高圧水の水流方向とサイクロン室内において旋回しながら流下する渦流の水流方向とが一致することになり、サイクロン室の排出口からの浄化水の排出を円滑且つ迅速に行うことができる。そして、最も上流側に位置するラッパ状ノズル３６の大径開口部３６ａは、ジェットノズル３４の噴出口３４ａを包囲し、さらにラッパ状ノズル３６の小径開口部（噴出口）３６ｂは、その渦流下流側に隣接するラッパ状ノズル３８の大径開口部３８ａによって包囲される。以下、同様に各ラッパ状ノズル４０，４２，４４は、その渦流上流側に隣接するノズル噴出口を包囲するように配置される。
【００２５】
このようにエジェクタ３２を構成することにより、サイクロン室１４においては、まずジェットノズル３４から高圧水が噴射されると、噴出口３４ａ周辺に負圧域が生じ、この負圧域の吸引作用によって、矢印ｃ（図３及び図４参照）に示すようにサイクロン室内の水流（一部）がラッパ状ノズル３６へと引き込まれる。以下同様に、各ラッパ状ノズル３８乃至４４へと水流が引き込まれて次第に水流が加速されることとなる。それは、本実施形態では、ジェットノズル３４から噴射された高圧水が、一度にサイクロン室内の水流と合流するのを避け、水流の一部分づつが段々と高圧水と合流するようにしたことにより、多段連続配置のラッパ状ノズル３８乃至４４の各段での衝突において双方の流速の差が徐々に縮まり、合流に伴うエネルギー損失を低減することができるからである。
【００２６】
なお、各ラッパ状ノズル３６乃至４４の噴出口３６ｂ乃至４４ｂの径は、その位置が排出口に近いほどより大きく寸法設定する。こうすることで、前記高圧水に新たにサイクロン室内の渦流が合流することによるエネルギー損失の回避を可能とし、水流形状を整えることができ、合流効率を高めることが出来る。
【００２７】
以上のように構成される水流式油回収装置１０の作動を、以下説明する。まず船体Ａを所定の速度で前進走行させると、船体Ａと水面との間に相対流が生じて、前述したように、水面に浮いた油分を含む汚染水Ｂは導入口１８を介して汚染水導入ダクト１２内に取込まれ、さらにガイド板２２に沿って流れ、サイクロン室の接線方向に開設した汚染水取入口２０からサイクロン室１４内に流入する。流入後の汚染水Ｂは、その流入方向によりサイクロン室内において渦流となって、その中心域に集中する油分とその他の浄化水とに遠心分離される。
【００２８】
そして、この遠心分離作用によって、サイクロン室１４の中心域に集まった油分は、吸引ポンプのポンピング作用により、吸油管２４を介して回収油槽２８に回収され、ここに貯留される。
【００２９】
一方、油分分離後の浄化水は、渦を呈しながらサイクロン室１４の下部接線方向に開口する排出口３０を介して外部に排出される。この場合、排出口３０の上流側近傍に設けられている上述の多段に連なるラッパ状ノズル３６乃至４４の作用によって、前記高圧水の水流形状がほとんどひしゃげられることがなく、高圧水噴射作用とラッパ状ノズル３６乃至４４の渦流引き込み作用とにより、サイクロン室内の渦流が加速され、浄化水は勢いよく排出口３０から外部へと排出されることになる。即ち、本発明に係る水流式油回収装置１０によれば、その浄化水排出口域においてその渦流を加速させて、排出能力を高めることで、油水分離能力が高まり、結果として、取り込み可能な汚染水量が増加して、油回収効率を向上することが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、渦流加速手段としては図示した如き高圧水噴射式のエジェクタとしているが、この方式の特徴は、可動部が皆無で、動力源が無いこと、それ故防爆機構を必要とせず、構造が簡単で、結果として取扱いが簡易なことである。ただし、この方式に限定されることはなく、例えば、防爆が可能ならば、サイクロン室内壁近傍にスクリュウ（図示せず）を設けるなど、他の如何なる機構を使用してもよい。なお、このエジェクタ方式を仮に汚染水導入ダクトに設けるとすると、汚染水を攪拌することとなり、油水がエマルジョン化してしまい油水分離が不可能となる。この為に、油分分離後の浄化水に作用が及ぶ好適な箇所にこのエジェクタを設けることとした。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、油分分離回収後の浄化水のサイクロン室内での渦流速度を、過流加速手段によって順次加速することで、エネルギー損失を伴うことなく、増大させることが出来、遠心力による油水分離の効果が高まるとともに、サイクロン室外への排出手段によって排出量が増加することで、汚染水を大量に装置内に導入でき、油分の回収作業を効率よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水流式油回収装置の外観斜視図である。
【図２】図１の水流式油回収装置の平面図である。
【図３】図２のエジェクタを示すサイクロン室最下部の部分的横断面図である。
【図４】図２のエジェクタを示すサイクロン室最下部の部分的横断面図である。
【図５】図２のエジェクタを示すサイクロン室最下部の部分的縦断面図である。
【符号の説明】
１０：水流式油回収装置
１２：汚染水導入ダクト
１４：サイクロン室
１４ｃ：弧状拡幅部
１６：油分回収機構
１８：導入口
２０：汚染水取入口
２２：ガイド板
２４：吸油管
２６：吸引ポンプ
２８：回収油槽
３０：排出口
３２：エジェクタ（渦流加速手段）
３４：ジェットノズル
３６，３８，４０，４２，４４：ラッパ状ノズル
４６：ジェット水送水管
４８：ノズル固定板
Ａ：船体
Ｂ：汚染水
【図１】
0004116110.tif 000002
【図２】
0004116110.tif 000003
【図３】
0004116110.tif 000004
【図４】
0004116110.tif 000005
【図５】
0004116110.tif 000006