国土交通省北海道開発局における寒冷海域における油回収装置に関する調査試験についてはやし

北海道開発局事業振興部防災・技術センター所長

かつよし

林

勝義の むら

ひろ し

技術課長

野村 洋志

施工技術係長

鈴木 浩一

すず き

こう いち

ート搭載型渦流式油回収機について模型試験機を

１．

はじめに用いた回収試験を行い，実機に向けた基本仕様の作成および適用性について検討したので報告す

油流出災害の発生に伴う被害の拡大を防止するる。

ためには，油拡散前の初期段階における効率的な２．

回収が求められる。特に北海道など寒冷海域においては，油の高粘度化，高波浪および氷塊等への調査概要対応も予想される。また，現状においては北海道

 既存油回収機の分類と開発装置の検討

地域において大型油回収船が配置されていないな

油回収装置の分類方法は，資料によって多少のど，初期対応として汎用船を有効に利用できる可差異はあるものの一般的によく用いられる回収原搬型の油回収方法も求められている。このような理と装置名称で分類を行うと下記のようになる。

ことから，本調査試験では可搬かつ高粘度へ対応開発する油回収装置は，可搬式で汎用船に搭載可能な油回収機の開発を目的に実施したものであが可能であり寒冷海域下での高波浪および高粘度る。の油に対応できることとし，まず既存油回収装置

なお，本報告では渦流式に改良を実施したフロ（a） 吸引（b） 付着（d） 分離導入

サイクロン式サクションフロート

油（水）ポンプ

浮遊堰式吸引口式

エゼクターポンプ

渦巻き式

混気ジェットポンプ

傾斜板方式

真空ポンプ

ベルト式傾斜板

回転多板式

浮遊ベルト式

回転ドラム式

ロータ式

回転ベルト式（c） 吸着を対象に海象，回収粘度，流出油の性状，回収方

付着ベルト式
吸着ロープ式

４４ 建設マネジメント技術

2002 年 2 月号

４ 油水回収
●

吸油口

外フロート

流水口

１油●

吸引パ
イプ

内フロート

油３ 油水分離
●

２ 油水●
混合液

可動堰

流水口

内フロート

可動
堰

流水口外フロート

５ 排出水
●

水排出口

導入部

水

サイクロン室

排水翼

４●
１油●

２●

導入部

図―１３●

図―２

油回収機構図５●

サイクロン室分離導入渦流式概略図

ガイドべ−ン

渦流室トップカバー

内フロート
５４５４３０

渦流室

３５０
外フロート
３００３００

蛇腹

１３６導
水室

流水口

２００

５００

１５０

水位調整堰

１９０４０２７０８０１４０
１３０８０１
１００

５３０６１０

ベースプレート２０８．
７２６０

油輸送口フランジ
排水ダクト
２１０２７０水中モータ受け座

排水ガイド板

４６０

排水翼

６２６

図―３

油回収機模型図

建設マネジメント技術

2002 年 2 月号 ４５

法，汎用性，機動性，機械的構造，操作性，信頼性，整備性および安全性などの条件を基に評価を行った。その結果，本来波浪に強い回収方法で，回収可能な油の粘度範囲が広いといわれる分離導入渦流式に着目し，必要な改良項目および回収機構について検討を行い，油回収装置の基本設計を行った。

 油回収機改良および，油回収機構
分離導入渦流式は船体に固定し搭載船の推進力により油水を取り入れ渦流を起こし，遠心力によ

写真―１

油回収機模型り油と水を分離回収する方式である（図―１）。
本開発においては，本方式に以下の改良を行う
ことで回収条件を満足する機構とする。

握。

油回収機は，船体に固定する機構が不要なフ

なお，使用した模型は回収機模型の渦流室の直ロートを取り付けた投入式とした。このことに径が３５cm であり渦流室の内部の様子を観察する

より装置の可搬性の向上と汎用船の有効利用がため材質をアクリル製とした。写真―１に模型を期待できる。

示す。

 船の推進力に頼らず停船状態でも油を回収するための排水翼を設置する。

 ペレット回収実験
ペレット回収実験は渦流室内のペレットの挙動

この排水翼により集油能力効果および堰から観察，および高粘度油の回収実験での吸引ポンプの油水流入量を増大させ，また分離水が下方よと排水翼条件を決定するために行った。波なし状り排出することにより油水分離性能を高めるこ

態での実験は９通り行い，この波なし状態で最大とが期待できる。

回収量となる条件を求めた。波あり状態では，こ 高粘度の油を効率よく回収するため油膜厚に追従する可動堰を設置する。この可動堰は油水の決定された条件で実験を行い，回収量に対する波の影響を調査した。

吸引量の変動に伴って堰高さが昇降するもの 高粘度油回収実験

で，水面付近の高濃度の油が流入し回収油分濃高粘度油の回収実験は，ペレット回収実験結果度が高くなることが期待できる。

より決定した最適吸引ポンプ出力で，排水翼を中これらに基づく装置の機構図および模型図を図

速，高速と換え，波なし・ありの状態で実験を行―２，３に示す。

った。
油の粘度は相似則（レイノルズ則）に従いサイ

３．

油回収機模型実験

クロン直径７０cm を実機と想定した場合，１万・１０万・２０万 cSt の粘度対応した０．
４万・３．
５万・７

分離導入渦流型油回収機を寒冷海域に適応するにあたり下記の項目について模型実験により確認

万 cSt の粘度を持つ油を使用することとした。
実験項目一覧表を表に示す。

を行った。
・排水翼の有効性の確認。
・吸油ポンプと排水翼の組み合わせ条件の決定。

４．

実験結果

・渦流室上部および吸引機構の有効性。

 ペレット回収実験結果

・波浪による装置への影響および回収効率の把ペレットについての回収結果を図―４に示す。

４
６ 建設マネジメント技術

2002 年 2 月号

表サイクロン室直径（mm）

油回収機実験測項目

試験内容および装置
実験項目

波浪条件
排水翼速度

吸油ポンプ出力

油粘度（ムース化
油回収時のみ）

計測点数

ケースNo

低出力：３m3／h３５０〔実機０．
７m 相なし

中出力：５m3／h―３（点） １〜３―３（点） ４〜６―３（点） ７〜９―１（点）高出力：８m3／h

当〕

低出力：３m3／h
３０m3／hペレット

中出力：５m3／h

波なし

高出力：８m3／h

回収量計測
低出力：３m3／h
3４０m ／h

中出力：５m3／h
3

高出力：８m ／h
ペレット回収 ペレット回収量最大 規則波による２５量最大条件

条件

cm（０．
５m 相当）

ムース化油回収実験前動作確認試験

波なし

３０m3／h
ムース化油回収量計測

７万 cSt・２０万 cSt

最適出力２（点） １
１〜１２３（点） １
３〜１５波なし
４０m3／h

１０４，０００〜７万 cSt

最適出力３（点） １
６〜１８の範囲内で３通り
３０m3／h

最適出力

規則波による２５ に設定

３（点） １９〜２１４０m3／h

最適出力

cm（０．
５m 相当）

３（点） ２２〜２４

横軸に吸引ポンプと排水翼の合計，縦軸にはペレ排水翼加速なしのケースと比較して格段に回収ット含有量としている。

量が増加した。

排水翼停止で吸引ポンプ低出力の場合，ペレ 排水翼の影響により堰を越えるペレットが増ットの持つ浮力よりも弱い吸引力のため回収量加したため吸引ポンプ出力が高くなるにつれ回はほぼ０であった。またポンプの流量を中・高収量が増加した。

出力と変化させたが吸引ポンプ出力によるペレ 波浪時においては波がペレットの拡散を促進ットの回収量の差は有意なものでなかった。

し回収機からの反射波の影響でペレットが堰へ

 排水翼が中・高速と回転速度を上げると堰を近づき難くなったため堰を越えるペレットの量越えるペレット量が大幅に増えた。このため，

図―４ペレット含有率
写真―２

ペレット回収試験

建設マネジメント技術

2002 年 2 月号 ４７ 波浪時においては３．５万・７万 cSt の粘度を持つ油の回収時には波なしの場合よりも回収量が増加した。これは，波の影響により水面上に浮んだ油は厚みが増大し，波による回収機の動揺により付着した油が剥離し，堰を越えやすくなったためである。一方０．
４万 cSt の油の回収量は波なしの条件下と同程度であった。これは他の粘度と比べて水平に広がる性質が強いこ
図―５

高粘度油含有率と，および波の影響による厚さの増加が小さかったためである。

５．

まとめ

今回実施した，渦流式の改良型であるフロート搭載型渦流式油回収機の模型試験により油の流入量の増大や回収する油分の比率の向上による高粘度油での有効性など，その排水翼の機能を確認することができた。さらに排水翼速度に対する最適なポンプ吸入量を決定した。
また，回収機の操作方法の一つとして，排水翼
写真―３

速度を一定にし吸引ポンプの間欠運転等を行うこ

高粘度油回収試験とできわめて高い濃度の油分を回収することが可能であり，回収油の処理費用の低減が期待されが減少し，波なしのケースと比べて著しく回収る。
今後の課題としては高粘度油の流入障害となら量が減少した。
この実験結果より高粘度油回収実験における吸3ない構造の検討，ならびに寒冷海域で想定される引ポンプ出力については高出力（８m ／h）を採氷塊および波浪による影響や回収機の耐久性の検用することとした。

討が必要である。

 高粘度油回収実験結果
高粘度油についての回収結果を図―５に示す。

６．

あとがき

油の粘度が０．
４万・３．
５万・７万 cSt と大きくなるほど油回収量が小さくなった。これは，油本試験により寒冷海域での一つの要因である高の粘性が大きいほど油が外部フロート，可動粘度油回収への対応が見込め，油回収装置の実用堰，サイクロン室の壁などの面に付着しやすく化の目処がついたと考えられる。残されたいくつなるためである。

かの課題を検討するとともに本装置の実用化へつ 排水翼が加速するにつれ堰を越える油量が増加し，回収量が増加した。

４８ 建設マネジメント技術

2002 年 2 月号

なげていきたい。