ＩＳＳＮ１３４６－７８４０

港湾空港技術研究所
資料
TECHNICAL NOTEOFTHE PORT AND AIRPORT RESEARCH INSTITUTE

No.1246

December 2011

緊急時における高い運用性を有する高粘度油回収システムの研究

吉江

独立行政法人宗生

港湾空港技術研究所

Independent Administrative Institution,

Port and Airport Research Institute, Japan目

次旨 ······························································································································································

3

1. 序論 ································································································································································

4

1.1

研究の背景と目的 ·······························································································································

4

1.2

本論文の構成 ·······································································································································

4

2. わが国の油濁防除体制の現状と課題 ······································································································

4

2.1

ナホトカ号重油流出事故 ···················································································································

4

2.2

ナホトカ号重油流出事故時の政府の対応 ······················································································

42.3

油濁防除体制の現状 ···························································································································

7

2.4

わが国唯一の油回収資機材試験用大型水槽の建設 ·····································································

8

2.5

現状の課題 ············································································································································ 11

要

3. 油回収システムの課題 ······························································································································· 11
3.1

世界の油回収システムの開発状況 ·································································································· 11

3.2

エマルジョン化油の問題 ··················································································································· 11

3.3

ロジスティクスの問題 ······················································································································· 123.4運用と操作のわかりやすさ ·············································································································· 13

3.5

結語 ························································································································································ 16

4. 浅海域用高濃度油回収システムの開発 ·································································································· 16
4.1

コンセプト ············································································································································ 16

4.2

各部の機構と特徴 ······························································································································· 194.3水槽試験 ················································································································································ 244.4

現地運用試験 ······································································································································· 28

4.5

適用事例 ················································································································································ 32

4.6

結語 ························································································································································ 34

5. 工事用作業船を用いた油回収システムの提案························································································ 35
5.1

コンセプト ············································································································································ 35

5.2システムの構成 ··································································································································· 37

5.3

かき寄せバケット式油回収機の開発 ······························································································ 39

5.4

集油装置の開発 ··································································································································· 50

5.5海上での運用試験 ······························································································································· 61

5.6

結語 ························································································································································ 67

6. 結論 ································································································································································ 68
謝辞 ······································································································································································· 72
参考文献 ······························································································································································ 73-1-

A Study on the Highly Operable Viscous Oil Skimming System in Emergency
Muneo YOSHIE*

Synopsis
NAKHODOKA oil spill in January, 1997 was the unprecedented serious disaster casuseddamages of around 36 billion yen as a result. Though many voluntiers worked on removing oilwith enthusiastic at the time, it was deifficult for the people which are lack of skill and knowledge
about oil spill response to cope with the various problem on the machineries and the materials
effected negatively by heavy viscous oil which was emulsified and contains debris at the coast.
Bcause of this, the national and local goverments were complained about the flaw of technicalsupport and the oil-spill equipments.
On these backgrounds, objective of this study is development and research of the oil skimming
system which performs efficiently and has usable operation system even if people who do not haveskill and knowledge enough about oil spill response operate it.
The first chapter deals with the objective and the background of the study. The second chapter
shows the current oil spill response preparation in Japan, and expresses necessity of the serious
development and research of the oil skimming system. The third chapter discusses about
engineering problem which should be overcome in order to make the operation of the oil skimming
system to be easy to use. The forth chapter shows “Oil Recovery System at the Site of Coastal
Shallow Water for High Viscous Oil”, the system was developed for people operating by only handat the shallow water site where no heavy machineries and no work vessels are able to access. The
fifth chapter shows “Development of an Oil Skimmer Operated by Crane Barges”, the systemenable the crane barges which are working in most of all Japanese ports to be oil skimming boats
in emergency. The sixth chapter reviews and frames, through the two developed oil skimming
systems, a conclusion of the way of oil skimming system which enable the operation at the oil spill
response site to be efficiently. It suggests that automated solution against the unique trouble of theoil recovery caused by the high viscous oil and debris should be prepared, and the system should
be designed to make people understand the operation easily, and shows the technology,
engineering, application of the system and future challenge.

Key Words: Viscous Oil, Oil Skimmer, Workvessel, Oil Spill Response, Operation, In-situ Test
* Director of New Technology Development Field
3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone：+81-46-844-5062

Fax：+81-46-844-0575

e-mail:yoshie@pari.go.jp-2-

緊急時における高い運用性を有する高粘度油回収システムの研究
吉江

宗生*

要

旨

1997 年 1 月に起きたナホトカ号重油流出事故は，最終的に被害額約 360 億円を計上した未曽有の規模の油濁事故となった．当時の油回収作業現場では，多くのボランティアによる作業が熱心に行われたが，エマルジョン化して粘度が高くなり，海岸のゴミを含んだ重油が使用機材に様々な悪影
響を及ぼすことから，油濁防除作業に対する知識の乏しい作業者がこれに対処することは非常に難しかった．このため，国や地方自治体等による技術支援や資機材の不備が後に多く指摘された．
本研究はこうした背景のなか，油濁防除の知識や経験が浅い者によっても効率的に油濁防除作業が可能となる高い運用性に配慮した油回収システムを開発することを目的に行われた．
第 1 章では本研究が行われた背景と目的について簡単に述べた．第 2 章では我が国の油濁防除体制の現状について紹介し，油回収機の本格的な研究開発の必要性を述べた．第 3 章では油回収シス
テムの運用を簡単にするために克服すべき技術的な課題について論じた．第 4 章では，重機や作業船が入り込めず，手作業を強いられる水深の浅い海岸で，人力で運用できる油回収機として研究開発した「浅海域用の高濃度油回収システム」の研究開発について述べた．第 5 章では，全国に在船するクレーン付台船を緊急時に油回収船とする「工事用作業船を用いた油回収システム」の研究開発について述べた．第 6 章では研究開発した 2 つの油回収システムを通じて，油濁防除作業において運用が簡単な油回収システムの在り方として，高粘度油とゴミによる油回収作業特有のトラブルは自動的に回避され，油回収作業は見て分かりやすいように配慮すべきこと，及びその技術，今後の課題，適用性についてまとめた．
キーワード：高粘度油，油回収機，オイルスキマー，工事用作業船，油濁対策，運用，海上試験* 新技術研究開発領域長〒239-0826

横須賀市長瀬3-1-1

電話：046-844-5062

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Fax：046-844-0575

e-mail:yoshie@pari.go.jp-3-

1. 序論

沿岸域でも被害を受ける可能性がある状況下で，全国の油回収船の配備状況を補完し，早くて効率的な復旧作業

1.1を支援する油回収システムのパッケージである．

研究の背景と目的

1997 年 1 月に起きたナホトカ号重油流出事故は，我が国の日本海沿岸に多くの油濁被害をもたらした．重油が1.2

本論文の構成推定 6,240kl 流出し，被害はわが国では未曽有の規模と本論文では，第 1 章で本研究が行われた背景と目的になった．このため地元の水産業，観光業など各方面に大ついて簡単に述べる．第 2 章では我が国の油濁防除体制

きな社会的インパクトを与えた．重油が漂着した海岸をの現状について紹介し，油濁防除資機材を運用する視点

所管する地方自治体はもとより，当時の運輸省，海上保からその課題について論じる．第 3 章では油回収システ

安庁，環境庁，国土庁など直接あるいは間接的な被害のムの運用を簡単にするために克服すべき技術的な課題に復旧に当たった国の省庁の防災体制の在り方にまで国会ついて論じる．第 4 章では，重機や作業船が入り込めず，で言及される事態となった．最終的に被害額は約 360 億

手作業を強いられる水深の浅い海岸において，人力で運円を計上し，1997 年 4 月頃に一応の終結を見たが，その用できる効率的な油回収機の要件として，余水を出来る

後も環境への影響に関する論文が提出されるなどその影だけ排除して高粘度油を回収でき，かつ油回収の専門知

響は長期にわたるものであった．

識を要しない運用性を持った「浅海域用の高濃度油回収

運輸技術審議会総合部会においては 1997 年 12 月にシステム」について，実際に研究開発し，克服した種種「流出油防除体制の強化について」が答申され，その中の技術的な内容について紹介する．第 5 章では，第 4 章で大規模な油濁事故に今後対応できるような技術開発のと異なり，全国に在船する工事用作業船の中の特にクレ必要性が盛り込まれた．実際に当時の油回収作業現場でーン付台船を緊急時に油回収船として用いる「工事用作はエマルジョン化して粘度が高くなり，さらに海岸のゴ業船を用いた油回収システム」について紹介する．油回ミを含んだ重油が使用機材に様々な悪影響を及ぼすこと

収船が配備されていない地域で使用することから，使用が指摘され，油濁防除作業に対する知識の乏しい中でこ者は油回収の専門家でないことを前提とした運用性を有れに対処することは大変に難しかった．当時は多くのボするように工夫し，研究開発した油回収機と集油ブーム

ランティアによる作業も試みられたが，現場での試行錯（フェンス）の技術内容を紹介する．第 6 章では研究開

誤による厳しい作業を強いられ，国や地方自治体等によ発した 2 つの油回収システムを通じて，油濁防除作業にる技術的なサポートや資機材の不備に不満がつのった．

おいて運用が簡単な油回収システムの在り方及び今後のエマルジョン化した極めて粘度の高い油を対象とし，我課題，適用性などについてまとめる．

が国の現場での運用性を考慮した研究・開発がほとんど

2. わが国の油濁防除体制の現状と課題

なされておらず，その研究・開発環境についても，実油を用いて実験をすることができる大形造波水槽がない状況であった．

2.1

ナホトカ号重油流出事故

本研究はこうした背景のなか，油濁防除の知識や経験が浅い者によって効率的に油濁防除作業が可能となる運(1) 概要用が簡単な油回収機のシステムを開発することを目的に

本節ではタンカー事故としてわが国で最大規模の被行われたものである．海岸で用いるためのシステムおよ

害をもたらし，本研究の契機となったナホトカ号重油流び緊急時にクレーン台船を用いて油回収を行うシステム

出事故について述べる．

の 2 通りの研究開発をほぼ終了したため，その内容につナホトカ（Nakhodka）号はロシア船籍のタンカーで，総トン数 13,157 トン，全長 177.2m，乗組員は全員ロシ

いてここに報告するものである．
海岸で用いるためのシステムは，ナホトカ号重油流出

ア人であった．進水年次が 1970 年で，事故当時の船齢は事故の海岸漂着油の回収作業で，多数のボランティアを

27 年目に入っていた．ナホトカ号は 1996 年 12 月に上海

含む作業者が，ひしゃくや各人が工夫した道具とバケツからカムチャツカ半島のペトロパブロフスクへ向けて航リレーによらざるを得なかった教訓から，当時存在しな

行中，1997 年 1 月 2 日，島根県隠岐島北北東 106km 付

かった，人力で浅い海岸へ陸側から進水して用いること

近で荒天により船首部分が折損し，船首部はそのまま漂ができる油回収システムである．また，緊急時にクレー流し，船尾部は沈没した．ナホトカ号は C 重油 19,000kl

ン台船を用いて油回収を行うシステムは，わが国のどのを積載しており，そのうちの 6,240kl が流出したと推定-4-

された．流出量の推定は切断された部分に搭載された Cは 4,650kl であった．他の資料では，運輸省が 938kl,海上

重油が約 3,700kl であったが，その後海底-2500m に沈ん保安庁が 641kl,海上自衛隊が 625kl,水産庁が 43kl の回収だ船尾部を科学技術庁及び海洋科学技術センターが量とある．このため，1 回の出動での回収量を単純に計ROV ドルフィン 3K により調査した結果を踏まえて行わ

算すると，運輸省の清龍丸が約 22.3kl，中型の油回収船れた．乗組員は総勢 32 名のうち船長を除く 31 名は救命が約 1.3kl，海上保安部の船が 0.2kl，海上自衛隊艦船が筏で脱出し，海上保安庁の巡視船及びヘリコプターによ

0.7kl，漁業取締船が 0.2kl となる．ここまで単純に比較

り救助されたが，船長は後に遺体で発見された．海上保

すればやはり油回収船は効率が高いと考えられる．しか安庁の巡視艇による曳航作業は難航し，船首部はその後しながら,ガット船と漁船及びその他(外洋タグと回収装も漂流を続け，1 月 7 日福井県三国町安島岬沖に漂着･座置)によって 3,341kl が回収されており,絶対量は圧倒的に礁した．

多い．ガット船は 1,000 トン回収したとの記述のある資料 4)があり，また，漁船は延べ数万回出動しただろうと

海上保安庁は 1 月 3 日に関係自治体への通報を行った．
1 月 4 日に第八管区海上保安本部から当時わが国唯一のの情報が同じ資料にある．漁業取締船は 500 総トンクラ大型油回収船（浚渫船の兼用船）である清龍丸の出動要スのものが多く，漁船は 5 トンや 10 トン程度と考えられ請が当時の運輸省第五港湾建設局に出され，同船が名古るが，1 回あたりの回収量を同じ 0.2kl（ドラム缶 1 本）屋港を出港した．1 月 5 日には海上自衛隊に災害派遣要と仮定して，ガット船の分を除いた 2,341kl を 0.2kl で除請が出され，舞鶴地方隊の全艦艇 5 隻が出動する態勢として 11,705 回という数字を算定できる．記述におよそ符なり，最終的には艦艇 25 隻，航空機 7 機の態勢となった．

合することとなる．この中でガット船が 1,000kl を 21 回

1 月 6 日には関係省庁連絡会議が開催された．1 月 9 日にで回収したとすると,1 回当たり 47.6kl の回収量となり,

清龍丸は京都府京丹後市丹後町の経が岬沖で油回収作業

注目に値する．

を開始した．1 月 10 日には運輸大臣を本部長とする政府の災害対策本部が設置され，政府全体として流出油の防(3) 海岸の油回収作業

除に取り組んだ．

海岸においてはほとんどが人海戦術の手作業となっ浮流油は移動しながら最終的には 9 府県の海岸たことが報道等でよく知られた．しかしながら,様々な機

1,000km 以上にわたり漂着した．漂着油の回収作業は同器類が実際には用いられており，ひしゃくとスコップと

年 2 月 18 日にほぼ終結した．この間，ボランティアは延

バケツリレーのみで回収したようなイメージとは異なる．

べ 100 万人が作業に従事したといわれている．回収油水

本研究ではこれらの現場で用いられた機器類の情報から量は約 6 万トンにのぼり,このうち海岸での回収分は約開発するべき機器類の仕様などを検討しているので，紹86%という資料がある．ナホトカ号事故の油濁被害額は，介する．

油濁損害と防除措置費用のクレーム総額が 358 億円にの海岸では油の漂着を防ぐためのオイルブームを展張

ぼったが,最終的に 261 億円に査定された．

した．静穏な状況では効果があり,また，油吸着材を暖簾状にしたり，ぽんぽん状にして連結した簡易なオイルブ(2) 海上の油回収作業

ームも効果があった．しかし，風浪での切断や越波のた

日本海では冬季の風浪が激しく，ナウファスの経ヶ崎

め効果がなかった事例も多かった．したがって,海岸へのの波高計のデータでは 1997 年の 1 月，2 月で有義波高が漂着防止や漂着油の囲い込みについて長期間維持するこ

1m を切るデータはひと月に数日しかなかったことがわとは困難であると考えるべきであろう．

かる．一般に海洋工事等では洋上で作業を行なえる波高

海岸での回収作業では，まず大量の回収油水を貯蔵すの限界が 1m 程度であることから，海上での油回収作業

るピットを掘る,タンクを準備するなどを行っている．福が難航した事実の裏づけといえよう．

井県三国町のピットは容量が 2,600m3 のものが一晩で造洋上で作業した油回収船は，｢清龍丸｣（運輸省第五港成された．このピットにバキュームカーが海岸の回収現

湾建設局），「あすわ」，｢第 3 たかほこ｣，「はくりゅう」

場のドラム缶等から油水を集めて投入し，貯蔵した．ピ（国家石油備蓄会社），であった．回収量は清龍丸が延べ

ットは三国町に 4 箇所,敦賀,金沢,珠洲にも造成された．

42 回の出動で 940kl，他の 3 隻が延べ 57 回の出動で 75kl，

ただし,珠洲市では漂着油の粘度が極めて高く，回収油はその他の海上保安部の巡視艇等が延べ 3,425 回,漁業取締

土嚢袋に保管され,トラックに積み込まれて搬送される船が延べ 242 回，自衛隊艦船が延べ 920 回,ガット船が延分が多かった．

べ 21 回，漁船および外洋タグは出動回数不明で,回収量

回収現場では，上述のバキュームカーのほか，吸引方-5-が有名になった．

式が異なる強力吸引車，コンクリートポンプ車が転用された．吸引する上で,高粘度であることやゴミが混じるこ

重機が入り込めない海岸でも，ベルトコンベアによりとにより,常に詰まりを生じる危険性があった．コンクリ

土嚢を搬出し，効果を挙げた．また,高所へ土嚢を持ち上ートポンプ車は長いブームの先に吸引ホースが伸びておげる場合には,瓦上げ器が使用された．そのほかに農地等り，その使用された車両の仕様の例は Table 2.1 の通りで使用される小型の不整地運搬車が重量物の移送に用いである．また，バキュームカーのうち強力吸引車はブロられた．
こうした機械類が使用できないところはやはりバケワを用いた方式で，多量の空気と同時に油水を吸引する

ツリレーが行われた．また，回収用の道具としては穴あため詰まりが生じにくかった．
Table 2.1 Specification of the Concrete
Pump Car (example)

Pump

Boom

Body
Size

きひしゃく，スコップ,その他考えられる様々な容器類が4)用いられた．共通して，いかに水を排出しながら油をす

pump typehose pumpcapacity

80m3/h

くいとるかということであり，網，孔などを工夫して用
いられた．

2

discharge pressure(Max.) 16kgf/cm
pumiping transfer distance 300m

2.2

ナホトカ号重油流出事故時の政府の対応

boom type

M four-section flexion

1 月 2 日の事故を受け,政府は 1 月 6 日に 18 省庁の連

boom length(Max.)

22.3m

絡会議を開いた．1 月 10 日には運輸省に運輸大臣を本部

diameter (inlet, discharge) 125A長とする「ナホトカ号海難・流出油災害対策本部」を設

turret angle

360°

置した 5)．対策本部構成メンバーは，内閣安全保障室，

length9110mm

警察庁，防衛庁，科学技術庁，環境庁，国土庁，外務省，

width

2490mm

厚生省，水産庁，資源エネルギー庁，運輸省，海上保安

hight

3480mm

庁，郵政省，建設省，自治省，消防庁であった．対策本

weight15900kg

部では，応急対策全般について検討が行われた．1 月 20

浚渫工事用のジェットポンプを動力として油水をく

日には，閣議口頭了解により，内閣官房長官主宰の「ナみ上げた例もある．ジェットポンプは高圧水をホース内

ホトカ号流出油災害対策関係閣僚会議」を随時開催するに吹き込んで発生する負圧により吸引するものである．

こととなった．会議では応急対策，被害対策及び再発防ホース口径は 200mm と大きく，通常のバキュームカー

止対策等について，緊密な連携のもと，効果的かつ総合のホース径は 60mm，強力吸引車は 100mm，コンクリー

的な対策の推進を図ることを目的としていた．

トポンプ車は 125mm であるのに比べて詰まりなどに強同会議の下には幹事会が設置され，Table 2.2 のよういと見られる.しかしながら回収される油水の 90%は水

なプロジェクトチーム（PT）及びワーキンググループであり,回収タンクに水中ポンプを入れて余水を急速に（WG）で検討が行われた．

排水する必要があった．一般にこれらの吸引方式では,また,平成 9 年 3 月 5 日に運輸技術審議会総合部会に高粘度油だけを狙って吸引すると粘度による管内摩擦損｢流出油防除体制総合検討委員会｣が設けられて,今後の失で詰まりを生じるため,意図的に海水を十分に吸引さ事故再発防止対策及び流出油防除対策画総合的に検討させる必要があった．

れた．その結果，平成 9 年 6 月 20 日に「流出油防除体制

土嚢やドラム缶を海岸から道路へ移送する手段としの強化について」の中間報告が，また,同年 7 月 2 日に東ては，重機が入り込める場合はクレーンやバックホーが京湾で起きたダイヤモンドグレース号油流出事故なども用いられた．ドラム缶の容量は 1 本 0.2kl で，約 200kg

かんがみて，12 月 12 日に最終の報告がなされた．

ほどの重量となるため，人力で運ぶのは重労働となる．

同報告では事故再発防止策，流出油防除対策，海洋汚

砂浜では漂着した油を砂ごとブルドーザでいったん海中染防止国際協力体制の構築をうたっている．その中の流に推し戻し，浮いた油を油吸着材等で回収する方法など

出防除対策としては，それまでナホトカ号のような外洋がとられた．

での大規模な油流出事故が想定されていなかった体制にしかしながらこれら重機を用いた場合に，重機によりついて，即応体制の強化をすること，防除体制の強化を踏まれた油は砂中深く埋もれてしまうとの批判もあり，すること，リスク情報の事前管理と漂流油予測などが挙海岸に平行に一列に並んで少しずつ海に向かって手作業げられている．

で回収する人海戦術によりきれいな砂浜に再生した事例-6-

Table 2.2 Executive board meeting of cabinet meeting for防止法」および「石油コンビナート等災害防止法」があ

Nakhodka oil spill response and Project Teamる．これらの法律により，ある規模以上の油保管施設やタンカーの所有者,係留施設管理者はオイルフェンスやWorking Group of grasping the situation of damage
・Grasping the directly damage of oil spill

油回収装置,油回収船,油処理剤,吸着材等を準備しなけれProject Team for Oil Spill Damage Working Group of compensation problem
Control・Work on the executing of response by the ship owner

ばならない．これらの中で外航船の所有者の多くは実際

Working Group of other damage control
・Application of current system
Project Team for Prevention a
Recurrenceには（独）海上災害防止センターに委託している．

・International cooperation for ascertaining the cause of the accident
・Enhancement and improvement of the oil spill response system

Project Team for Rapid-Response ・ Confirmation
to the Massive Oil Spill
GovernmentsofRapid-Response

SystemoftheHarima-nada Oosaka Bay

Relative

East of inlandsea Seto
Cenral of inland sea

2.3

7
5309
1676

油濁防除体制の現状

12
111
7

5
306
246

4
341
167

Coast of Hokkaido

1
50
80

Coast of Hokuriku

3
4439
1402

West of inland sea Seto
Coast of Sanin andWakasa Bay

6
105
980

Coast of Tohoku(1) 政府の対応政策

1
320
89

油流出事故をおこした場合，船長等から海上保安庁にNorth Coast of Kyusyu

通報がある．海上保安庁は，阪神大震災を契機に 1996

Tokyo Bay

5
242
119

年に内閣に設置された内閣情報集約センターへ連絡する．
必要に応じて内閣危機管理監が官邸対策（連絡）室を設

Ise BaySouth Coast of Kyusyu000が参集する．大規模な油濁災害となっていない場合でも,事故の規模や広域性から応急対策の調整等が必要な場合，

6
5448
1325

South Coast of
Shikoku

4544
224

置し,内閣官房の担当者及び関係各省庁から連絡担当者

Coast of Okinawa

9
777
492

3
134
77

Coast of Kanto and Tokai

Total
70
20278
6976

3
95
170

1
99
224

Home port
Number of vessles
Total tonnage [GT]Total oil recovery rateWest Coast of Tokai

海上保安庁長官を本部長とする警戒本部が設置される．
Fig 2.1 Distribution chart of oil skimming vessels

ナホトカ号重油流出事故時は被害が発生するまではこうした準備態勢をとる法的なしくみが無かった．大規模なHarima-nada Oosaka Bay

37
563
24

East of inlandsea Seto

被害が発生した場合には，国土交通大臣を本部長として
非常災害対策本部が設置される．関係行政機関の総合調

9
432
8

整のみならず,関係行政機関に対して指示を行う権限が

28
450
18

23
902
17

Coast of Hokuriku
16
660
12

West of inland sea Seto

与えられる．それぞれの省庁の油流出事故対応能力を発Coast of Hokkaido

17
726
11

Cenral of inland sea

Coast of Sanin andWakasa Bay

揮・調整させるための関係省庁連絡会議（課長級），関係局長等会議,関係閣僚等会議を事態の重要性に合わせて

22
436
21

Coast of Tohoku

8
340
7

North Coast of Kyusyu

先の警戒本部,非常災害対策本部に共催する 6)．

Tokyo Bay

25
383
19

油防除作業は大規模な場合は海上保安庁から独立行

22
335
13

政法人海上災害防止センターに指示し,作業にあたらせSouth Coast of Kyusyu

125
1

う.ナホトカ号重油流出事故以前は領海外の外国船舶による事故への対応で海上災害防止センターに指示できな

Coast of Okinawa

Coast of Kanto and Tokai

South Coast of
Shikoku

15
713
15

るほか，関係行政機関等への出動要請も海上保安庁が行

58
1104
32

Ise Bay

16
351
10

7
100
7

0
0
0
West Coast of Tokai

Home port
Number of Oil Skimmer
Oil Recovery Rate ［KL/hr］
Number of Installation Place

かったが,これが可能になっている．また関係行政機関の長に対して防除措置の実施を要請できるようになり，海Fig 2.2 Distribution chart of oil skimmers

上保安庁の役割の強化がなされ，現在は海上保安庁が中ナホトカ号重油流出事故後は,外洋での作業に対応す心となった体制が明確になっている 7)

る資機材の整備が行われ,海上保安庁ではブラシ式の高粘度油対応型油回収機 10 基，ブラシ式と吸引式を組み合(2) 防除資機材の体制

わせた大型真空式油回収装置 1 基などを整備している．

海上で油流出事故が起きた場合には，油の拡散が早く,

国土交通省港湾局は 4000 総トンクラスの浚渫兼油回収

広範囲に及ぶことから大量の防除資機材が必要となるこ船である清龍丸（新），海翔丸,白山の 3 隻を建造して，とが予想される．Fig 2.1, 2.2 に現在の防除資機材等の48 時間以内に日本全国をカバーできるとしている．また，分布を示す．わが国では原因者となる事業者に対して防200 総トンクラスの環境整備船 11 隻に油回収機を搭載,

除資機材を事前に準備することを義務付ける「海洋汚染または搭載予定である．石油連盟は新たに大型油回収機-7-

トランスレックを 3 機配備し，海上災害防止センターもっており，分析的な取扱が難しい．ペレットなどによる1 基配備した．

実験は水の挙動を再現するものであって，浮遊する油のこれにより防除資機材の体制は，現状では油回収船 70

挙動を再現しているとは言いがたい面がある．したがっ隻，回収能力約 7,000kl/h となっている．油回収機は 214て，実際の油を使用して実験を行わなければ，実験デー

基，10,110kl/h である．

タの評価そのものが難しい課題となってしまう．このため，ISO においても油回収機の試験は実油を用いること

2.4になっており，油濁対策の研究開発のためには，実際のわが国唯一の油回収資機材試験用大型水槽の建設

8)

油を使うことができる専用の実験施設が必要である．
また，油回収機はその機構の動作が合理的であること(1) 概要によってよりよい性能を発揮する．各部分の基礎実験だ

1997 年のナホトカ号重油流出事故以後，わが国ではけでは結局どのような回収能力を有するか判断すること

様々な油回収資機材が研究開発されている.しかし開発はできない．したがって模型の縮尺はこうした機構がすされた資機材や既存の製品が実際の海上でどのような性べて働くことができるように製作できる合理的な大きさ

能を発揮できるかの判断が難しい．これに対して，米国にすべきであり，実物より極端に小さくすることはできやカナダでは Ohmsett の巨大な曳航水槽で，ノルウェー

ない．

では回流水槽および数年おきの海上で，実油による実験

さらに，粘性の取扱上，相似則をどのように設定すべを行い，技術の向上を図っている．しかしながらわが国

きか議論の分かれるところであり，この点からも縮尺をではこうした水槽施設がないため，研究開発には限界が極端に小さく設定することは難しい．このため，実験模あった．ナホトカ号重油流出事故後に油回収機に関する型の規模は実機になるべく近い縮尺にせざるを得ない．

研究開発で使用された大型水槽では，（株）海洋開発技術

こうした諸事情を反映し，2004 年 3 月にわが国唯一となる大型水槽が完工した．

研究所の平面水槽が有名である．当時，実油を投入した実験を行える唯一の水槽として使用されていたが，水深が 1.2m と浅いため，持ち込める油回収機の大きさなど(3) 国内外の実験水槽の調査が限られた．
こうした情勢の中で，2003 年に独立行政法人港湾空港a)Ohmsett 9)

技術研究所に予算措置がなされ，実海域の油回収に影響

米国の流出油事故対策実験施設（the National Oil Spill

する条件をできるだけ再現した大型造波・回流水槽が整Response Test Facility）である Ohmsett は Oil and Hazardous

備されることとなった．筆者は本施設建設のための調査

Materials Environmental Test Tank の略称である．その設立を行って，その仕様が決定された．本施設のねらいは，は米国環境省（EPA）により 1973 年に行われた．
Ohmsett の水槽は世界最大の油回収実験用水槽である

特に環境等へ大きな被害をもたらすエマルジョン化した重油を対象とした研究開発を促進することである．本実と考えられ，屋外の曳航水槽で幅が 20m，長さが 203m

験水槽においては，波，船速（流速），水温，対象油の性という規模を誇っている（Fig 2.3）．施設はブリッジが状，風等の要因と各種スキマー，集油ブーム（装置）お3 台，実験観測棟，浄水設備が水槽にじかに建てられてよび油回収システムの性能および挙動特性に関する実験

おり，この他に工作場，事務所，油貯蔵タンク，化学実を行えるように各機能を設定した．

験トレーラーが設置してある．水槽水は海水で，塩分濃これにより，本水槽は計測水面幅 6m×長さ 20m×水

度は 2000 年からは外洋と同じ 32-35ppm に調整されてい深 2.5m，水槽水を海水とし，水温調整施設，造波機（最る．

大波高 0.5m），水流発生装置（最大流速 1.0m/s）を持つ．

造波機は非常に単純な構造をしており，最大波高約0.7m である．水流発生装置はなく，基本的には曳航水槽(2) 油回収技術の研究上の問題であり，3 台のブリッジにより曳航，油散布，計測を行

油濁対策技術の研究開発のためには，まず油の物理的う．

な挙動について十分把握する必要がある．しかしながらなお，水槽水は重力分離，遠心分離等により実験終了

油は非ニュートン流体で，粘度が様々であり，資機材ののたびに油分が取り除かれており，メンテナンスのため表面に対するぬれ性が極端に良く，接着しやすい．これ

水槽水を海洋に戻す際には，ろ過装置により 15ppm 以下

らの挙動はすべて油回収作業の難易度に直接的にかかわに処理し，放流する．

-8-

が行われるほか，水槽に直接油を散布して実験を行うことができる」とうたっており,非常に広い水面を使った曳航試験も可能である.しかもこの水槽も屋内水槽である
ため,天候による風波の発生等の影響がない．
主な仕様

Fig 2.3 Panoramic View of Ohmsett Facilityb)

KYSTVERKET（ノルウェー）

波

：最大波高

計測台車

：移動速度

試験水面

：長さ

80m

幅

45m

深さ

2.6m

基準水深

2.3m

最大 2m/s(4) 油回収実海域再現水槽の建設

KYSTVERKET は旧名を SFT と言い，英語では The建設された水槽は｢油回収実海域再現水槽：STORMS ;Norwegian Pollution Control Authority となっており，このSimulation Tank for Oil Recovery in Marine Situations｣とい組織が Horten に所有する水槽において研究開発や油濁

う名称となった．

対策資機材の試験を行っている．この水槽は回流水槽と水槽の大きさについては，たとえば国土交通省北陸地なっており，深さ 4m の水槽が二重底になっていて，水方整備局が運航する浚渫兼油回収船「白山」に搭載され槽水が底側と表面側で上下に回流する仕組みである．

ている舷側設置式渦流型スキマーは国内最大級の規模と水槽の幅は 7m，長さが 30m で最大 1m の波高と最大なるが，これを 2 分の 1 スケールで実験が可能であるよ1.5knt の水流が出せるようになっている．Ohmsett に比較うに設計した．また，国土交通省の各地方整備局が運航すると幅が約 3 分の 1 で，曳航水槽ではないので長さはする双胴式海面清掃船等の場合は，双胴間が約 3m なの

7 分の 1 で済んでいるが，水深は約 2m で遜色ない．こで，実機スケールの双胴間を再現できるような水槽幅をの仕様で数多くの研究開発が行われ，十分機能している持たせた．この結果，実験用水路の幅 6m，長さ 20m，ことを新しい水槽を建設するうえで参考とし，規模の仕水深 2.5m と設定した．
また，海上での挙動を再現できるように，造波機と水様を検討した．

流発生装置を整備した．造波特性は規則波での最大波高c)

旧筑波研究所海流水槽 10)

50cm である．また，水流の障害とならないようにソルタ

筑波研究所は 1995 年から閉鎖となっている．この水ーダック方式を採用した．水流発生装置は，回流ダクト

槽は,潮流，波，風の自然条件を再現して測定観測できる方式で水中プロペラ 2 基がダクト中に設置されている．

施設であることをうたっており,波と潮流のスペックが

出力は 1 基 132kw で，2 基により発生できる流速値は最高い.また,水深がたいへん深いため,喫水の深いタイプの大約 1.0m/s（2knt）である．油回収船により海上の浮流

スキマーの実験が可能である.また,屋内水槽であること

油を回収する作業は，航行速度が速いとオイルブームをを活かして大掛かりな送風装置が設置されている．

油が潜り抜けるなど，あまりうまくいかないといわれて主な仕様いる．しかしながら操舵等のためにはある程度の速度が潮流：0.1～1.5m/s

必要となり，現場では約 2knt 程度の速度で作業される場

波：最大波高 0.6m，波長 10m まで，合が多い．したがって，本水槽では実作業時の船速をそ

規則波，不規則波，Transient Waveのまま再現することができる．
このほか，世界でも初となる加温と冷却ができる水槽

風速：5～20m/s
3

油散布能力：1.5m /min

水の温度調整器があり，水槽水を 5℃～30℃の間で調整

計測水路：長さ 60×幅 3.8×深さ 5.1m（基準水深 4.3m）

することができる．
仕様を Table 2.3 にまとめた．また，写真を Fig 2.4，d)

旧筑波研究所角水槽

11)

見取り図を Fig 2.5 に示す．
第 5 章で行った研究開発においては，水槽試験は全て「広い水面での試験を目的とするもので，船舶の対航性能，操縦性能等の試験，海洋構造物の波浪中の試験等

本水槽で行われたものである．

-9-

Table 2.3 Specifications of STORMS
Type
Scale (test basin)
Wave Height
Current
Wind
Water
Oil
Temperature Control

Circulating
L20×W6×D2.5m
0.5m
1.0m/s
Optionsalty water
heavy oil
5～30℃ heat and coolFig 2.4 Bird’s Eye View of STORMS

Oil
Filter

Beach

FL.

3.50m

Washing Booth

6.00m

Window

3.00m

Basin

20.00m32.00mCurrent
Generator

CulvertMain Bridge

3.50m

Crane:Max 5ton

Wind Blow/Sub Bridge

3.10m

2.50m

Wave Generator

1.50m

Control RoomFig 2.5 Plan of the STORMS- 10 -

2.5

比重が小さい流体の状態から粘度が高い流体，極端に粘現状の課題

わが国では数値的にかなりの数量の防除資機材が配度の高い半固体のような状態と，エマルジョン化するこ備されているが，Fig 2.1，2.2 を見るとおり，配備地域とによって大きく変化するため，機械的な対応に限界がには偏りがある．これは法律がタンカー等の所有者に資生じるためである．また，ナホトカ号重油流出事故にお機材の配備を義務付けていることに関連しており，東北

いて油回収機が役に立たなかった理由として専門家の不や山陰で特に少ない傾向がわかる．しかしながらナホト

足が挙げられたことは，これら油回収資機材の多くが，

カ号重油流出事故でもわかるとおり，産業と被災地のと専門家以外の者による運用性について積極的に考慮しての関連性は少ないといえる．わが国近海では日本海も太いないことを推察させるものである．

平洋も同様に非常に多くの外航船舶が航行しており，油流出事故の蓋然性はあらゆる地域で高いと考えるべきで3.2ある．大型貨物船の燃料タンクの容量は数百トンから数

一般的に，油流出事故においては風化やエマルジョン

千トンに至り，海難事故があればタンカーの事故と変わ化による高粘度化が回収作業の問題点となる．海上に流らない規模の油濁被害が発生する可能性がある．

出した油は，時間の経過とともに揮発成分が蒸発し，不エマルジョン化油の問題

また，大型船舶の燃料油は粘度が高く,エマルジョン化

揮発成分は波による運動で海水と混合を繰り返し，エマ

しやすい C 重油が一般的であるため,回収作業時には高ルジョン（ある液体中に混じりあわない他の液体が微細粘度であると考えられるが,古い油回収機の多くは法律粒子となり分散して浮遊している状態）を形成する．油の定めにより対象油を B 重油としており，最近新たに配流出事故で形成されるエマルジョンには Fig 3.1 に示す

備した高粘度油に対応する機器以外はあまり性能を発揮

とおり水中に油微粒子が分散した水中油型（oil in water，

できないものと考えられる．実際にナホトカ号重油流出

O/W 型）エマルジョンと，逆に油中に水微粒子が分散し事故後，通常の油回収機では油の粘度が高いために回収た油中水型（water in oil，W/O 型）エマルジョン 2 形態

が難しいことが指摘されている12)が存在する．

．

ナホトカ号重油流出事故後は，緊急時の指揮系統の整

水中油型エマルジョンは，油滴が小さく拡散するため

理，省庁間の協力体制など行政的な体制整備は一定の進に，バクテリアによる分解が容易となる．このため，油展を見たと考えられる．しかしながら同時に答申された

濁対策としては，特に軽質分が多い場合は分散剤や散水，油回収資機材等の技術開発や研究については，各所でスクリューによる攪拌等で積極的に海上へ拡散させるこ

様々な取り組みがなされているが，本格的な実験施設のとに効果がある．しかし油中水型エマルジョンは，見か整備が行われたのは 2004 年度であり，現状ではまだまだ

け上，油のような粘性の高い物理性状を示し，取り込ん不十分である．

だ海水の滴の量により体積が膨張する．流出油が原油や重油の場合は，油中水型エマルジョンを 24～48 時間程度

3. 油回収システムの課題でほぼ形成し，油の成分によって異なるが，水分比は 60～80%に達する．このため，見かけ上の体積は揮発成分3.1が蒸発した残油分の 4～5 倍にも膨張する．また，粘度は世界の油回収システムの開発状況

世界の油回収用資機材の開発状況と製品を一覧する

数万～百万 mPa・s といった状況となる．文献等によれことのできる資料として WORLD CATALOG が有名であば先のナホトカ号重油流出事故では，粘度が 123 万 cStる．本資料は油回収機，オイルブーム，ビーチクリーナに達した 14)．

ー，分散剤等の散布装置等を網羅しており，2 年おきに高粘度化した油中水型エマルジョン化油は，分散剤の更新されている．この中で油回収機については対象となような界面活性剤が浸透しにくくなるため，その効果がる油の粘度のクラスが個々の製品ごとに記載されている．

期待できなくなり，海上で拡散しにくく，残存性が高く

しかしながら現状では数十万ｍPa・s のエマルジョン化

なる．また，高粘度となって流動性が悪くなり，吸着材

した高粘度油と数百～数千 mPa・s の C 重油程度の粘度の内部に捕らえられにくくなる．粘度の高さにより，ポまで対応できる油回収機はほとんど見られない．また，ンプを動力とした移送管の内壁との摩擦損失が過大とな

油回収機には波によって大きく影響を受けるものが少なるため，移送がたいへん困難である．また，ゴミは流出

くない

13)

油と同様に海岸付近まで常時漂着していると考えられ，など，運用に際してのノウハウや油回収機に関海岸付近ではこれに海藻類が多く加わる．実際に筆者のする知識が要求されるものが多い．

勤務する研究室が現地で採取した油には大量の海草やゴ

これらは回収対象の油の物理的な性質が，水に比べて- 11 -

ミが混入していた．これらのゴミをエマルジョン化油かで終了することはまれであり，海上で資機材を設置してら分離することは，高粘度な物性により容易ではなく，回収作業を開始し，作業を終えて資機材を格納して帰港

ポンプによる移送をより困難にしている．

し，翌日また回収現場へ出港するといったサイクルが十また，粘度の高い油は厚い油塊を形成する場合があり，分に早く行えるような工夫が必要となる．海岸で漂着しナホトカ号事故の際にも数十センチ単位の厚さになったた油を回収するような場合には，水深が浅い，岩礁が多ことが確認されている．このため，一般的なスキマーでいなどで，船舶により海上から海岸付近に近寄ることがは回収口を油塊が橋を架けたような状況のままつかえて困難な場合を想定する必要がある．この場合，重量の大入らなくなるなどの現象を引き起こした．

きな資機材の場合は陸上からどのようにして搬入するか難しい問題となる．したがって，油回収現場の状況に合わせた重量や大きさの資機材を予め準備するか陸上から重機により搬入するためのルートや特殊車両の確保が必要になる．
このように，事故時には資機材を現場へ搬入するため

Sea Water

Oil Particleに全ての条件に整合性がないと結果的には作業の遅れと(a) O/W (Oil in Water)

なって顕れてしまう．資機材の量や重量に見合った重機
械や作業員数，それらが入り込めるようなルートがあるかどうかの地理的な条件といった各要素に問題があればこれをフィードバックして，持ち込める資機材の種類や重量を軽減する，ルートを変更する，重機械の種類を変Oil Mass

Water Particles

更する，作業員数を変更するなどの検討を迅速に行わな(b) W/O (Water in Oil)

ければならない．

Fig 3.1 Diagram of the emulsified oil(2) 人的資源の確保
3.3

海上を浮遊する油および海岸に漂着した状態の油をロジスティクスの問題

油濁対策の中で中心となる油回収作業においては，ロ

回収する経験を持つ者はほとんどいないと考えられる．

ジスティクスの確保はたいへん重要である．ここで論じ我が国で 1 年間に発生する海上の油濁事故は数件である

るロジスティクスは 2 つに分けられ，ひとつは資機材のと考えられ，その際に出動する海上保安官および地方整現場への搬入・移動・搬出と作業を行なう人的資源の確

備局の油回収船の乗組員はごく限られた貴重な人材とい保である．またもうひとつは回収した油水や油の付着しえる．1997 年のナホトカ号重油流出事故においては多くたゴミの貯蔵と排送である．

の現場と大量の流出油に対して，専門家はもとより油回収の経験者が大変に少ないことが問題点として指摘された．

(1) 資機材の現場への搬入・移動・搬出
油回収現場では，能力の高い資機材を一刻も早く搬入

独立行政法人海上災害防止センターでは油濁対策のする必要がある．資機材を全ての港湾に配備することはための講習を行っており，地方自治体の消防署員等が油事実上不可能なので，特定の港湾や防災基地等の拠点に濁事故の際の油の性質や油回収機の操作方法，回収手順

配備することとなるが，この拠点から現場まで，輸送すの計画の仕方などの講習と訓練を受けている．しかしなる船舶や航空機，車両等を予定し，確保すると同時に，

がら現地でこれらの訓練や講習を受けた人材が配置されそれぞれの輸送手段に対して適した資機材の重量・大きるような仕組みは確立していると言えず，海上で機動力さ等で全ての資機材を準備する必要がある．例えば，船を持つ船舶の所有者や海岸等で使用する重機の所有者が舶による輸送を想定する場合は，使用できる船舶の搭載こうした訓練を受けている可能性は少ない．

能力に合わせた大きさや重量にすることだけではなく，

2007 年の韓国泰安沖で起きたヘーベイスピリット号搭載するための岸壁の確保および資機材の重量によって油流出事故では延べ 120 万人以上ものボランティアが現はクレーン設備が必要となる．

地で油回収作業を行い，予想以上に迅速に復旧された 15)．

油回収現場に到着してからは，油の移動に合わせて資大規模な人海戦術がとれるならば，経験値が浅くても対機材も移動する必要がある．海上では油回収作業が 1 日応が可能であろう．ただし，この際にも必要のない吸着- 12 -

急な事故時に空のドラム缶を大量に入手することは難し

材の大量使用が見られるなどの指摘があった．
油濁対策において，経験が重要な理由としては，通常い．また，通常はドラム缶の容量は 200l であり，容量はは取り扱うことがない浮遊物の回収作業に加えて，油が比較的少ないが，油水が入った状態では重量が 200kg 程

エマルジョン化して，非常に粘着力があり，見かけ上流度になるため，取り扱いは簡単でなくなるという注意が体のようにも固体のようにも振舞う状態であることが大必要である．

きく関係する．当然ながら資機材や人員の配置に関して

油回収作業はこれらの貯蔵用タンクなどの容量が一はより高次な専門的知識を必要とする．これを受けて油杯になった時点で中断しなければならない．ナホトカ号

回収現場では資機材の有効な活用を求められる．しかし重油流出事故では重油が約 6,000 トン流出し，回収油水

ながら，油回収機その他の資機材は通常は使用する機会

は約 60,000 トンに上った．油回収機の効率は現状では良のないものである．また，通常のポンプ類の転用などをいとは言えず，油のみを回収することはできない．また，行うこともあり，この場合油回収特有の使い方をしなけ

C 重油の場合，エマルジョン化によって体積は 4～5 倍にれば，詰まりを発生したり効果がないのに無駄に使用しなるため，油回収船等の海上作業では貯蔵用タンク等のたりすることとなる．たとえば，ナホトカ号重油流出事

容量が流出量に対して明らかに少ないことが普通であり，故では 3)，持ち込まれたポンプなどの機器類に関してはタンク内の油水を排送するために現場と港を往復しなくほとんどが詰まりを発生してすぐに使用できなくなるトてはならない．したがって，港などでは油回収船などのラブルがあったが，これは 1 日の作業終了時にフラッシ作業を行って戻ってきた船舶から油水を受け取り，これングをせずに放置したり，油を吸引・移送する際に，高をいずれかに排送するか一時的に貯蔵する必要がある．

粘度油の滑りを良くする水を間欠的に吸引するという経

ナホトカ号事故に限らず，大規模な油濁事故では，あら験的な方法を知らなかった，と言われている．

かじめ大量の油水の受け入れ先とそこまでの運搬手段を海上でも，オイルブームを 2 船で曳航して集油効果を確保しなければならない．

高める手法や，ブームバッグを使用した曳航による高粘海岸での作業では，最終的に油水とゴミの受け入れ先

度油の回収手法などが提案されたりするが，実際には操としてピットを掘る，土嚢袋に入れて海岸のある区画に船の問題などから訓練なしでの実施は難しかった．

並べるなどの処置をとるが，さらにその受け入れ先までの運搬方法もスムーズでなければ，回収作業全体が滞る

他にも，重機や建設機械を用いることで回収その他のこととなる．

効率が高まるが，これらはいずれも資格の必要なものであり，一般市民を多数ボランティア等で配置できても使さらに油回収作業が終了したあとで，油水とゴミの膨用できないため，建設会社等から人員を頼むなどの対策

大な廃棄費用が発生する．したがって，迅速な油回収作が必要である．また，油回収作業とは別に，油汚染によ業のためには貯蔵と排送の仕組みが十分に確保されていり生命の危機にさらされている鳥や小動物のクリーニン

ると共に，油回収において余分な水の回収及びゴミの発グが行われたが，これらは日本野鳥の会による指導によ

生を防ぐことはたいへんに重要である．

るものであった．
このように，油回収現場には油回収の専門家，回収経

3.4

運用と操作のわかりやすさ

験のある者，訓練を受けた者，現場作業に関するノウハ
ウや機器類の資格保持者などの人的資源の確保に配慮す(1) 油回収機の特殊性る必要がある．

3.3 で述べたように，油回収作業現場などにおいて十分な経験や専門知識を持った人員が配置されることは必(3) 回収油類等の貯蔵，排送ずしも期待できない．このため，使用される資機材の運油回収作業を行えば，回収された油水やごみ類がたま用や操作が正しく行われない状況が予想される．油回収

る．海上では船上にこれを貯蔵する必要がある．貯蔵で作業は水面に浮いた油をすくうことを中心としたものできるタンクの容量は国土交通省の大型油回収兼浚渫船であるが，そのための回収機のしくみについては様々な手

1,000 トン程度であり，中小の油回収船では数十トン程

法があり，初めて使用する場合に理解できないまま操作度である．回収する対象が油なので，油回収船以外ではを誤るなどが考えられる．また，使用されるポンプは高漁船など船倉に貯蔵することは難しい．このため，貯蔵

粘度油に対応するために通常の現場作業などで使用する用の容器が必要となる．しかしながら，一般的に使用さポンプとは異なるタイプの場合もある．油回収機は事故れることが多いドラム缶はリサイクルがよくできており，時にのみ使用される機械であり，通常使用される機器類- 13 -

ではなく，特殊であると考えるべきである．このため，b)

傾斜版式（没水平版式）

油回収機の運用と操作についてわかりやすく適切に示す

水面下のせきをくぐりぬけた油のみを回収する工夫

こと及びこれをすぐに覚えられるようなものであることをしたもの（Fig 3.3）．回収機の形状を観察しても専門が重要である．石油連盟は油回収資機材の貸出業務を行

知識がなければ原理を推し測ることは難しい．原理からっているが，筆者のヒアリングによれば，貸し出し用に

少しずつ前進させて回収する前進式スキマーとなるが，調達する油回収機についてはよく知られているものを優

最適な速度での運用の必要性がある．

先することが選定条件の一つとなる．
油回収機についてはその方式により分類ができるが16), 17)，そのそれぞれにいて運用と操作のわかりやすさについて以下に述べる．
(2) 油回収機の方式と特徴
a)

Reference ; WORLD CATALOG 2008 2-14

せき式

Fig 3.3 Fixed submersion plane skimmer

水面近くにせきを設けこれを越えた油のみを回収する工夫をしたものをせき式スキマーと呼ばれる（Fig3.2）．原理は簡単であるが，油の回収率はせきの高さをc)

適正に維持することができるかどうかで左右されるため，吸引口を水面下あるいは水面上に固定してポンプでそのための工夫が凝らされている．高粘度油には対応し吸引するもの（Fig 3.4）．原理は一見たいへんわかりやないものが多く，誤って対象外の高粘度油の回収に用いすいが，実際には吸引口の高さを適正に維持する必要がるとほとんど回収できない場合がある．また，油膜厚さあるため，どの高さが適正なのか，あるいは適正な高さを厚くするようにオイルブームでの集油作業を行うことというものがあるということの知識が必要である．また，が重要であるが，経験や知識がなければこうした作業は吸引口以外の装置部分について，不具合がおきた場合に行われにくいと考えられる．スキマーを少しずつ前進さ

油回収に関する専門知識がないとその原因の推定や対策せる必要のある方式と，油膜中に投げ入れて浮遊した状を講じることが難しい．

吸引式

態で用いるものとがあるが，こうしたことも専門知識と

Oil separator

考えられ，装置の状況を見ているだけでは気づかない可P

能性が高い．

Storage tank

Floating just height at oil thickness

High powerpump sucks oil
directly

P
Transport by bottompump

You must separate oil fromfluid before storage

Fig 3.4 Suction oil skimming systemd)

過流式

流れ込む油水が渦流になって，中心部に油が分離する仕組みとしたもの（Fig 3.5）．油と水の分離をせきを用いず行っているが，前進式のせき式スキマーに形状が似ている．専門知識がなければ原理を推し測ることは容易
Reference ; RO-CLEAN

DESMI website photograph.

でない．運用や操作などで現場での工夫を加えたり，不http://www.desmi.com/RO-CLEANDESMI/Products/Oilskim

具合を修正したりすることは難しい．しかしながら波にming/DESMIWEIRSKIMMERS/Terminator強く，海翔丸，白山，清龍丸などで搭載されている．

Fig 3.2 Weir skimmer- 14 -

airf)Recovered oil

ドラム式

水上でドラムを回転させ，付着した油をかきとって回収するもの（Fig 3.7）．高粘度油の場合，油膜表面に水膜が薄く載る場合があり，この場合油が付着しにくくな
Inlet

Oil / waterる．高粘度油の場合，油をかき取るスクレイパーが十分Centrifugal
separation

Oil / waterには働かなくなる場合がある．しかしながら観察することによって原理等は理解しやすい．常に油膜に接触しな

Seawater

ければ回収できないが，油膜に対してスキマーを近づけ

Discharged
seawater

ると油膜が逃げてしまう現象がおきやすい．そうした状

Cyclonechamber

況は観察することで理解しやすいため，運用や操作はわ

Reference;

かりやすい方式である．

Hokuriku Regional Development Bureau, MLIT website
http://www.pa.hrr.mlit.go.jp/vision/ecoport/seibi04_b.htm
Fig 3.5 Cyclone oil skimmere)

ロープモップ式

モップ上の吸着材をロープで繰り出し回収し，油を搾り取るもの（Fig 3.6）．原理はわかりやすく，油の回収
状況も目で確認できる．運用や操作についてはわかりや
Reference; WORLD CATALOG 2008 2-8すい方式の一つである．

Fig 3.7 Drum oil skimmer
g)

ディスク式

水中で何枚ものディスクを回転させ，表面に付着する油をかきとって回収するもの（Fig 3.8）．ディスクの隙
間にゴミを噛みこみやすいため注意が必要であるが，事前にその情報を持たないと噛みこみを防ぐ作業を行わない可能性がある．

Reference ; WORLD CATALOG 2008 2-8Reference ; Eureka Nordic d.o.o. website photograph.

Fig 3.8 Disk oil skimmer

http://www.eurekanordic.com/VerticalAdhesionBandOilSkim
mer.htmh)
Fig 3.6 Rope mop oil skimmer

ブラシ式・ベルト式

剛毛のブラシを植えたドラム，ベルト，またはロープを回転させ，付着した油を搾り取るもの（Fig 3.9）．見- 15 -

た目に原理がわかりやすい．油膜に対して常に接触する

3.5

結語

必要があるため，スキマーを油膜に近づけるように動か

油回収システムはわが国においてはその基準として

すと，油膜が逃げてしまう現象がおきやすい．これらの対象油を B 重油としてきた．また,特に大量の油流出が考状況も観察することで理解しやすいため運用や操作はわえられるのは , 原油タンカーの事故や石油掘削現場でのかりやすい．

暴噴事故であるため,対象油は原油となる．しかしながら，大型の外航船舶は,燃料として C 重油を数百トンあるい

Absorbing or trapping oil on conveyor

は数千トン積載している．わが国周辺海域のほとんどは外航船舶の通航量が年間 10,000 隻以上であり 18)，貨物船による油流出事故のリスクは高い．したがって，C 重油を対象とした油回収システムの充実が重要である．

C 重油はエマルジョン化しやすく ,粘度が数千～数十
Water is drained
before storage

万 mPa・s と広範囲を想定され，最終的には極めて高い．
したがって一般的な油回収システムでは回収が難しく ,Fig 3.9 Belt conveyor oil skimmer

高粘度を対象とした資機材を用いる必要がある．しかしながら，どの油回収機を用いるかの判断には専門知識が

i)

グラブ式

必要である．さらに現場では資機材の搬入搬出や回収油

クレーンに取り付けたグラブで水面の油塊を掴み取

水の貯蔵場所などのロジスティクスが十分確保されるこるもの．運用も操作も最もわかりやすい．わが国では沿とが必要である．油回収システムの運用には本来は訓練

岸域に漂流した高粘度の大量の油を回収する作業でしばや経験によるスキルがあることが望ましいが , そうした

しば使用されている．油塊とともに大量の余水をすくい

人的資源の確保は難しい．
したがって , 油回収システムの運用と操作を分かりや上げるため，一時貯蔵タンクの容量が大きい必要がある．

すいものとしてできるだけ油回収という日常的にありえj)ない作業を緊急の現場で理解し , 実施できるようにすべ

複合式

せき式の弱点を克服するためにディスク，ロープモッ

きである．しかしながら油回収機は様々な形式があり，プ，ベルト，その他を組み合わせて，状況に応じて判断

効果的な使用方法もそれぞれ異なっている．しかし中にし，交換して用いるもの．状況の判断には専門家の知識はそのしくみのイメージがつかみやすい形式のものもあが必要であり，交換作業は油圧系統，信号系統の結線のる.
このため,油回収システムを構築するにあたっては，現正しい結合作業が必要になる．専門家の指導のもとに使場でのロジスティクスの確保が十分にできる条件を備え,用するべき資機材ではないかと考えられる．
以上について評価すると Table 3.1 に示すように方式対象とする油は C 重油のエマルジョンに対応し,これをごとの特性が明らかとなる．研究開発をすべき油回収機操作する者に対しては油回収の専門知識が無いものと想の特性で重要となるのは，高粘度油に対応できること，定して，操作が容易でそのしくみのイメージがつかみや油回収効率（Oil Recovery Rate）が十分高いこと，ゴミにすいものとすることが理想であると考えられる．しかし強いこと，波の影響が小さいこと，そして油回収の専門ながら，これらの条件をすべて満たすことは非常に難し

家のスキルを要しないことである．

く，本論文の研究開発においては回収現場の状況を想定

Table 3.1 Characteristics of the skimmer type
Skimmer type
1.Wier
2.Fixedsubmersion plane
3.Suction
4.Cylone
5.Rope mop
6.Drum
7.Disk
8.Belt, brush
9.Grab bucket
10.Complex

low

Oil
Oil
EffectRecover Recovery ofy Rate Efficiency Debris
high
low
high

low-med.

high

low

high

med.

simplelow-highhigh
low-highhighmed.-highmed.
low-high
med.
med.
med.
med.-very high med.
med.-very high med.
low.-very high vary

low
low
med.
high
high
med.
low
vary

high
high
low
med.
high
med.
low
med.

high
high
med.
med.
med.
med.
med.
vary

yes
yes
simplesimplesimpleyesnoyes

Oil Type(viscosity)

して油の粘度や資機材の設置条件，操作者の練度を条件設定した．

Effect Needofof
Wave training
high yes

4. 浅海域用高濃度油回収システムの開発 19～22)
4.1

コンセプト

(1) 背景と基本的なコンセプト
大規模な油濁事故での油回収作業では，洋上での回収率は 15%前後であることが多く，ナホトカ号重油流出事- 16 -

故においても同様であり，回収油水は海岸に漂着したも合流する場合が多いと考えられ，海岸付近ではこれに海のを回収した分が多かった．沖合では作業するためには藻類が多く加わる．実際に現地で採取した油には大量の海象条件が厳しく，浮流油も広い範囲に分布するためこ海草やゴミが混入しており，ポンプによる排送をより困れを追跡したり集めたりするのに高度な技術を要する．

難にしている．

これに対して，海岸では陸地に自然に浮流油が寄せられ

また，粘度の高い油は厚い油塊を形成する場合があり，る傾向にあり，漂着すれば人海戦術でも回収が可能であ

ナホトカ号事故の際にも数十センチ単位の厚さになった

る．しかしながら，人海戦術では個々人にかかる負担がことが確認されている．このため，一般的なスキマーで大きく，ナホトカ号重油流出事故の作業では過労と考えは回収口が小さいために油塊がつかえるなどの問題があられるボランティアの方の死亡事例もあった．このため，った．

海岸で使用できる効率の良い機器が当時なく，人海戦術

こうしたことから，対象とする油の条件を油層厚が厚を取らざるを得ない状況に対して批判があった．結果的

く，かつ数十万 mPa・s 以上の高粘度で海草等のゴミがに人海戦術による回収作業は長期間にわたり，ナホトカ

混入していると想定した．

号重油流出事故では珠洲市の場合

23)，1 月 13 日から 4

月 27 日の間，延べ 24 回の回収作業で作業人員が延べ(3) 対象とする現場条件

35,219 人，回収油水量が 4,835 キロリットルであった．

水深の浅い沿岸では大きな船舶が立ち入ることがで

なおこのときの海上浮流分は 579 キロリットルで，全体きず，また，迅速な資機材の運搬の面から見ると，近傍の約 12%であり，一般的に言われている比率

24)まで資機材を運ぶ機動力は車両のほうが有利である．しに近いこ

かしながらこの場合，海岸から資機材を展開することととがわかる．
こうした状況から，海岸で使用できるより効率の良いなり，資機材の重量が大きい場合はクレーン等の重機を

油回収機器の開発が必要であると考えた．油回収作業は，乗り入れられるなどの条件がそろわなければできない．

漂流油の囲い込み，集積，スキマーの投入，スキマーかスキマーを進水させるためにはスキマーの喫水まで海岸

ら陸上の仮設タンク等への排送，仮設タンクから処分地

から沖へ向かって出さなければならないが，重機が使用への配送，といった手順を踏んで行われるが，これらのできない場合を想定しなければならない．実際の海岸でロジスティクスがすべて滞りなくできなければすべてのは，海水浴場等の砂浜の場合は近傍の道路から重機を乗作業が中断してしまう．しかし，現地で作業にあたる人

り入れられる可能性があるが，岩礁地帯や礫浜ではほと員は特別に訓練された者が十分に確保できないため，本

んど不可能であると考えられる．砂浜の場合でも重機に格的なオイルフェンスの展張作業や囲い込み，既存のよるわだちぼれによる環境への影響も考えられる．この様々な機器の選択や転用，高粘度油への対処，ゴミへのため，クレーンの場合はブームのリーチが近傍の道路等対処等をケースバイケースで迅速に行うことは期待でき

から海岸のどの範囲まで届くかで重機の使用可能範囲がない．更に，ひざ程度の水深での作業でも危険が伴うこ決まると考えられる．

とから，機器を使用しない手作業の場合の効率性はごく

こうしたことから機材の搬入の観点からは，重機の使低いものとなってしまう．

用は想定すべきではない．このため，装置各部の重量及こうした状況を踏まえ，船舶の入れない水深の浅い沿びスキマーの喫水は人力を想定したものとする．また，岸域で，集油し，掬い上げ，陸上に配送する一貫したシ入り込める船舶の喫水はごく浅いことから，回収油水はステムを企図し，研究開発を行った．

近傍の道路から陸送により排送されるものとした．このため，貯蔵ピットやタンクは道路近傍に設置するものと(2) 対象とする油し，人力の場合にバケツリレーとなるスキマーからの回

一般的に，油流出事故においては風化やエマルジョン

収油水の排送を管路により貯蔵ピットやタンクまでポン
プで圧送することとした．

化による高粘度化が回収作業の問題点となる．海岸に漂着するまでに 24 時間以上経過していると想定すれば，海岸付近に到達する浮流油はすでにエマルジョン化が進ん(4) 目標能力の算定でいると考えられる．通常の油回収機材は油が流動性を持つことを前提にしたものが多く，高粘度化が進むと対応しにくくなる．文献等

14)

a)

人力の算定

によれば事故の際の粘度は作業を機械化・自動化するにあたっては，その能力が123 万 cSt にも達した．浮遊ゴミと流出油は潮目などで人力に明らかに勝るということが重要である．このため，- 17 -

海岸での漂着油の回収作業が，作業員 1 人あたりに換算

業は，水面からの油のすくい上げ，バケツリレー等によしてどの程度の能力になるか調査した．

るピットや道路上の運搬車までの排送，及びその他雑作

筆者の所属する研究所職員がナホトカ号事故当時に業となる．

おいて現場ヒアリングを行ったときの感想としては，力Table 4.1 Recovered Oil / Water Fluid Converted inの強い人が一生懸命働いても一人あたりの回収能力は 1

Drums(from the Data of Ishikawa Prefecture)

Suzu

City

4,835.2

24,176.0

RecoveredAmount(Drums)per Head
35,2190.69

WajimaCity

3,693.0

18,465.0

28,450MonzenTown

1,298.2

6,491.0

12,357

0.53

Togi

Town

518.4

2,592.0

8,724

0.30

（1 ドラム 0.2kl）であるから，一人あたりドラム缶約半

Siga

Town

301.9

1,509.5

6,540

0.23

分に満たないことになる．ただし，これらのデータには

Hakui

City

185.7

928.5

10,5760.09

海上回収分も含まれているものがあるようだが，漂流油

Shio

Town

16.3

81.5

3,392

0.02

の回収分は全体の 17%に過ぎないのでドラム缶半分以下

Oshimizu

Town

112.5

562.5

5,073

0.11

であるとの判断は妨げないものとする．

Takamatsu

Town

62.1

310.5

4,770

0.07

Nanatsuka

Town

83.6

418.0

5,186

0.08

Unoke

Town

53.0

265.0

3,135

0.08

Uchinada

Town

211.8

1,059.0

10,448

0.10

Kanazawa

City

194.8

974.0

14,0830.07

Mattou

City

107.0

535.0

8,310

0.06

Mikawa

Town

40.8

204.0

2,795

0.07

人あたりの漂着油回収能力は 2［ドラム／人日］が限界

Neagari

Town

50.2

251.0

8,575

0.03

と推測できる．通常の作業として捉えれば 1［ドラム／Komatsu

City

18.5

92.5

4,471

0.02

人日］が最高値であり，災害現場での覚えやすさという

Kaga

City

5,401.8

27,009.0

35,3850.76

ことも考慮して，本研究ではその能力の目安としての原

Ishikawa Prefecture

17,184.8

85,924.0

207,4890.41

日ドラム缶 1 本であろうとのことであった．

Recovered Converted Head-Count
Amount into 0.2kl
of（kl）
Drum ParticipantsCity, Town,
Prefecture

次に，現場での投入人員と回収量の関係から推算してみた．珠洲市発行のパンフレット 23)に事故当時の詳細なデータが載っており，これを活用して試算した．石川県のデータ（Table 4.1）では漂着油の総回収作業人員が約

207,500 人に対して，回収された漂着油は 85,900 ドラム

珠洲市の 1 月 13 日から 4 月 27 日までの回収作業のデータからは，日別にわかるのでより詳しく解析した．
解析結果（Fig 4.1）のデータからは 1 人あたりの回収量が 1 ドラムに達しなくても，人員の投入量を減らしていないことがわかる．こうしたことから，海岸での一0.65

単位を 1［ドラム／人日］とした．これらに含まれる作
5 ,0 0 0 .0

R ec ov e red a m oun t( dru m s )Pa rticipa nts

4 ,5 0 0 .0

4 ,0 0 0 .0

3 ,5 0 0 .0

3 ,0 0 0 .0

2 ,5 0 0 .0

2 ,0 0 0 .0

1 ,5 0 0 .0

1 ,0 0 0 .0

5 0 0 .0

Fig 4.1 Conversion of Recovered Oil / Water into Drums (Data of Suzu)- 18 -

9

r. 2
7
Ap

ar
.2

ar
.9
M

M

ar
.2
M

3

Fe
b.
28

Fe
b .2

Fe
b.
16

Fe
b.
15

0

Fe
b.
9

Ja
n .3

Ja
n.
29

Ja
n.
28

Ja
n.
27

Ja
n.
26

4

Ja
n.
25

Ja
n .2

Ja
n.
23

Ja
n.
21

Ja
n.
20

Ja
n.
19

7

Ja
n.
18

Ja
n .1

Ja
n.
16

Ja
n.
13

0 .0

b)

必要能力の設定

4.2

各部の機構と特徴

時間あたりの回収能力はできる限り大きいことが望
ましいが，機材の重量と大きさには制限があるので，そ(1) スキマー部の範囲内での最大限の能力を目標とする．
（１）の解析結
果から 1 日当たりの 1 人の作業員が回収する油水量を 1

a)

ドラム／人日とする．回収機材をオペレートするために

第 3 章で述べたように，スキマーには油の物理的な性

必要な人員を 15 人と想定すると，15 ドラム／日よりも状を利用した様々な方式がある．原理上，付着式が最も明白に大きな能力が必要となる．そこで人間の 10 倍を目

高濃度の油水として回収が可能である．しかしながら，標とすると，1 日 1 台で 150 ドラム（30m3，油層厚 20cm

付着力を発生させるためには油表面に載った水膜が障害

2で 150m ）となる．１日の稼働時間を 6 時間とすると，原理の検討となる．また，ゴミが混じる場合にディスク式はこれを35m ／h（油接触幅 50cm，油層厚 20cm，時間あたり回収

噛み込んでしまう．

2

面積 25m ）となる．高粘度油に適した容積型ポンプの重一方で，ナホトカ号重油流出事故時には，ひしゃく，3

量等を鑑みて，5m ／h を能力の目標とした．

スコップ，などが人力回収の主役であった．これらは油と水の粘度の差を利用して油水を分離する作業である．

(5) 構築するシステムの全体原理としては付着式も有効であるが，粘着力と粘度の関以上の条件から，回収システムの全体について以下の係は不明であること，粘度がある程度以上高くなった場

ように 3 つの機構が連携して，オペレーターの簡便な補合には油塊が板状となってしまう現象もみられることか

助により高効率で働くものと設定した．

ら，粘着力ではなく掬い取ることを基本とし，油水分離①

漂流油を集積し掃海面積を稼ぐ集油機構の原理は水との大きな粘度差を利用することとした．

②

集油した高粘度油を掬い，油水分離を同時に行うス
キマー

③

b)

掬い取られた油を陸上あるいは道路上の仮設タン

高粘度油の網透過実験

掬い上げる機構としてどのようなものがあるか検討

クやドラム缶に排送する排送機構

した．ひしゃくの作業やグラブ船の作業を模するために各部材は集油ブーム，スキマー，排送ポンプ，排送管は安定したプラットフォームが必要となる．また，これなどに分離合体し，それぞれ適当な運搬補助具を付属すらの作業は常に油を狙うという高度な認知と制御を行うることとした（Fig 4.2）．これにより人力で運用可能な必要があり，システムとしては難しいものになる．そこ

大きさと重量の範囲に抑えることとする．また，オペレ

で，ベルトコンベアを利用して，これに水切りの機能をーション面からは，専門家がいなくても機能が損なわれ付加することとした．このため，ベルトの代わりにネッ

ないこと，海岸用のボートが出せる状況の波の状況まで

トを用いるネットコンベアを開発し，スキマーとして構は問題なく回収できることを前提とする．したがって，築することとした．

油回収地点に常に回収機を移動させて保持することのみ

高粘度油がネットを透過しにくいことはこれまでにで回収作業が行われるような半自動的な動作環境を提供も研究されてきている 25)．また，回収資材として高粘度できるシステムとした．油の状態は 50 万ｍPa・s 程度の油回収ネットが各地の海上保安本部に配備されており，

エマルジョン化した高粘度油に海藻等の繊維状のゴミが回収バッグの目合いは 2～3mm である．しかし，回収の混じった状態とし，油塊が大きくなった場合にも対応で問題となるスキマーの反射波を少なくするためには，使きるように回収口を大きく設定した．

用するネットの目合いはなるべく大きな方が良い．
そこで，水槽実験の前に，ネットの目合と粘度とコン

On waterOn landベアの速度の関係を考察するために，簡易な実験を行った．箱にそれぞれの目合いのネットを張り，その上に 3

Oilcollecting
Section

種類の粘度の油を載せ，油が網をくぐりぬけ始めるまでの時間を計測するものである．
SkimmerOiltransport
section

この実験から，高粘度油は予想以上にネットを透過しにくいものであることが分かった（Fig 4.3）．実験の結Fig 4.2 Concept of the oil skimming system

果（Table 4.2）は，目合いが 25mm という大きなもの
でも粘度が十分に高ければネットから通り抜ける前に貯- 19 -

蔵タンクへ掬い上げることができる．また，粘度が低い

り落とし，ゴミ袋でキャッチするようになっている．タ

場合には目合いを小さくすれば良いことがわかる．

ンクの底には排送管がつながっており，これも重量低減のため陸上（渚）に置いたポンプにより吸引，排送する．
このように，スキマーの重量を増加させるポンプを分離

Oil
Net
Time
counting

することではじめて人力による移動が可能な重量を実現Netしている．なお，スキマーのフレーム等の構造材はアルミ材を使用した．
スキマーは喫水が浅くかつ安定性が保たれるように浮体をフレームの両サイドに取り付け，この浮体部にネットコンベアと貯油タンクが取り付けられ，前方に後述
するかき寄せ装置が取り付けられる．

Fig 4.3 Time test of high viscous oil passing through nets

Fig 4.4 Outline of the oil skimmer

Table 4.2 Results of time test of the high viscous oil passing

through nets

(2) 集油機構

Oil viscosity (mPa・s)
Mesh (ｍｍ) 184,000 286,000 726,000
2.5
10～
10～
10.0
5.0
9.5
20.0
2.0
3.5
10～
25.0
～1
3.0
5.0
(s)

a)

集油ブーム

油回収機は油塊と遭遇する確率を高めないと効率的な回収ができない．漂流油は帯状あるいは数カ所の塊となって海岸に接近してくると考えられるが，これらをできる限り面的に捕らえるために集油機構が必要となる．

c)

このため，スキマー入り口から集油ブームを展開するよ

スキマーの構造（Fig 4.4）

スキマーは浮力材と集油タンクの前面にネットコン

うになっている．なお，わが国では集油フェンス，オイ

ベアを取りつけた形式をしている．ネットは漁網状の網

ルフェンスなど，ブームとは言わずフェンスと呼び習わを加工したものである．ネットの幅は 50cm で，水上のしているが，国際的な用語としてはブームの方が適当で油はネット上に乗り上げ，そのまま 40cm ほど上部に掬あるため，本論文ではブームという呼称を用いる．

い上げられる．スキマーは水上に浮いているため，ある

集油ブームの展張形式は，Fig 4.5 のように V 字，J

程度の波に対しては本体が波の動きに追従できると考え

字，U 字等あり，現場で用意される船舶の条件や油回収られる．また，ネットにより水切りがなされるため，こ機の方式などに応じて選ばれるが，いずれも油遭遇率をの時点で油水分離が完了し，油回収効率は高い．

高め，油層厚を大きくするものである．なお，J 字展帳

スクレイパーはスポンジ状のドラムによる方式で，正は非対称型に展張する必要があるため，形状を維持する

逆回転が可能である．ネットの油は最上部でスクレイパ

ことが難しい．本システムでは集油ブームの先端を広げ，ーによりかきとられ，後部の貯油タンクに落としこまれ油回収機に向けて序々に絞った V 字の形状とした．これる．スキマーの動力は 2 個の油圧モーターによる．ネッ

によりスキマーの回収口付近が最も油膜厚さが大きくな

トコンベアとスクレイパーを駆動しており，動力源の油ると考えられる．また，通常のオイルブームは使用せず，圧ユニットは陸上（渚）に置いてスキマー部の重量を軽絞り込みにより水面が盛り上がるのを避け，潮流等によ減している．油圧ユニットによりコンベアの速度は連続る引張力の発生を低減させるため，水中のカーテン部に的に変えることができ，その幅は 5～40m/min となって透水性ネットを採用した．このため集油ブームは，発泡いる．

材をターポリンで覆った浮体とネットカーテンで構成される独自のものとなった．

貯油タンクにはすのこ状のゴミ格子が設けられており，振動させることで油とともに載った大型ゴミを転が- 20 -

vesselOily Phase

Oil boom
U-configuration

skimmer
J-configuration

V-configuration

Fig 4.5 Configurations for Boom Deployment

Rope

Floater

Coverage of Floater

ShackleBelt

Net

Weight (chain)
Fig 4.6 Collecting oil boom (net is adopted as the skirt)

構造を Fig 4.6 に示すが，浮体とネットの接合部に補少ない場合には効果が疑問である．また，付着しあった

強ベルトを配置し，ベルトの端部にロープを接続するた油塊が集油フェンス間に橋状に付着するとこれが障害とめにシャックルが取り付けられている．なお，ネットをなって流れが阻害される．このため，直接かき寄せる装使用することについては充分な滞油性能を持つことが文置の方が確実であると判断した．かき寄せ装置はレーキ

献25)

式（熊手式）とし，レーキの回転と走行動作の組み合わ等により確認されている．

せにより油を掻き寄せる方式とした（Fig 4.8） .こうしb)

かき寄せ装置た方式は他に例がなく，本研究開発による初の試みとな

油回収機自体が波の反射や潮流の妨げとなって，浮流る．

油がスキマーの油取り入れ口に近づかない現象が予想された．実際に当初の水槽実験において Fig 4.7 に見られるように，ネットコンベア前面の油の挙動観察より，スキマーの反射波，ネットコンベアによる逆方向流の発生による阻害が起きることから，何らかの積極的な集油装
置が回収能力を高めるために必要なことが判明した．
油回収機において集油機構は，水流による方式，スキマー後面からの吸引 26)などの手法の開発例がある．しかし，ナホトカ号重油流出事故の油回収現場では高粘度油
Fig 4.7 Oil is pushed back in front of the conveyorが付着し合い，比較的大きな体積の厚い塊となることがあり，この場合油塊の重量が大きくなって，水流の量が- 21 -

レーキは油回収装置のフレーム上を前後に移動する

み合って移動する（Fig 4.9）．かき寄せ動作は定期的な走行台に油圧トルクモータにより回転する軸を介して取自動運転と，様子を見ながら行うマニュアル運転を可能り付けられている．走行台は油圧モーターにより駆動さなように製作した．

れるピニオンによりフレーム上に固定されたラックと噛Rake

Net conveyor

レーキ

ネットコンベアFig 4.8 Diagram of the raking mechanism
することもできるため，コスト的に有利である．
型式

電動チューブポンプ

吐出量

最大 5.2m3/h

口径

50mm

吐出圧力

5kgf/cm2 (490 kPa)

吸入負圧

760mmHg

電動機

全閉外扇野外形インバータモータ

AC200V，3 相，3.7kW

Fig 4.9 Structure of the raking device

最大電流

14.9A

重量

210kg

なお，チューブポンプは本システム上での適性に優れているが，単体では数十万 mPa・s の高粘度の油に対す(3) 排送機構

る特段の詰まり防止策はなされていない．このため排送a)

吸引用ポンプの選択機構の管路のどこかで詰まりを起こした場合，システム

ネットコンベアにより回収された油をいったん貯油

全体が止まってしまうことから，詰まり防止のための機タンクに受け，陸上に設置したポンプにより吸引する方構が別途必要である．経験上，どのポンプを使うか，と式とした．これはスキマー部の重量軽減のため，及びポいう選択だけではこの問題は解決できない．

ンプの故障の際は現地でポンプのみ交換できるためである．
スキマー部の油受けから一時貯油タンクまで排送する機構に使用するポンプは，ナホトカ号重油流出事故での実績及び海外の事例を参考に検討した．現場では専門家がオペレーションにかかわるとは限らないため，操作上のロバスト性が高いことが条件のひとつになる．検討の結果，チューブポンプを選定した．Fig 4.10 にチュー
ブポンプの概観を示す．主要目から分かるように吐出圧力が極めて大きい．吸引力は真空ポンプ等と同様であり，特筆すべきものではないが，異物に対する許容度合が大きくコンクリートや泥土の圧送に使われている．また，
カラ運転しても問題なく，操作性が良い．また，故障のFig 4.10 Tube pump

際にも一般的なポンプであるため現地で調達できる可能性も高く，本システムを使用するとき以外は別用に活用- 22 -

b)

時に吸水する装置を装備することとした．油移送ポンプ

詰まり防止対策の検討

高粘度油を排送するにあたって，管壁の摩擦等によるの吸引側の負圧が上昇したときに油移送ホースに自動的

圧力損失で排送（吸引）距離が決まると考え，50 万 mPa・に注水するための弁である．Fig 4.11 に負圧吸水弁の接

s の油の吸引可能距離を以下の（4.1）式にて算定すると続方法を示す．

2cm となり，このままでは実用にならない．

Storage Tank

cv
l + h ・・・(4.1)
2 gD
2

⊿P=
ここに

⊿P：圧力損失[m]

10[m]

h：高低差

1[m]

[m]

l：吸引可能距離[m]Oil Transfer
Pump

Oil Transfer
Hose“Ａ” Suction
Water“B” Branch Hose
Flash Valve“Ｃ” Pressure as a signal for open
the water valve

0.02[m]v：流速

流量 5[m3/h]より 0.71[m3/s]

Fig 4.11 Principle of the flash valve for clearing stuck

D：管径0.05[m]

負圧吸水弁の作動原理は，吸水口の弁の開閉を“ C”の負圧信号によって行い“ B”の分岐管へ導水するもの

64 n, n = 動粘度 0.5[m2/s]）
c：抵抗係数（c =vD

で，“B”の圧力 PB と“C”の圧力 Pc をスプリングによ※動粘度は粘度を密度で除した値であるが，使用したエに，弁が開くようになっている．この機構はセンサーに

マルジョン化した C 重油の比重は 0.9 以上であり，計算よる電磁弁の作動といったものとは異なるきわめてシン

りバランスをとってある一定の PB と Pc の差が生じた時

2

上は 500,000mPa・s を 0.5 m /s とおいた．

プルな機構となっている．

しかし，ナホトカ号重油流出事故の油回収現場での実d)

高圧注水装置（エゼクター）

際の使用にあたっては，水の混入により，吸引距離を伸本装置の使用者は，油濁対策の専門家ではないというばすことが可能であることが確認されている．これは経条件としている．このため,注水装置でも詰まりを起こす

験的に，ある程度の水の混入を行えばみかけの粘度を下ような場合に備えて，回収油タンク内の油吸引口付近にげられ，抵抗係数が小さくなるためであると考えられる．

高圧水を噴射する装置を装備した．本装置はタンク内のおそらく管の壁面と油の間に水膜が形成されると考えら

油を強力に吸引するエゼクター効果とチューブポンプのれる．実際，実験においても計算上は吸引できない数十吸引を補助する効果を狙ったものである．万一ホースが万 mPa・s の油でも，チューブポンプのみで移送が可能

閉塞した場合でもこの装置により復帰できる可能性が高であった．これは，移送ホース出口の油吐出状況の観察

いほか，ホース内を洗浄するために便利な機構である．

から，油表面に水膜が形成されるためと推定される．同

ただし，大量の水を注入することになるため，通常の運時期に海外でも注水による潤滑効果で高粘度油を長距離転時には使用しない．主要目は次の通りである．

27)

油吸引口径

44mm

水噴射ノズル径2.4mm

閉塞を防ぐこととした．しかしながら，回収効率を稼ぐ

高圧水量

32l/分

ため混入水量は最低限とすべきであり，そのためある程

水圧50kg/cm2

度自動化した機構が必要である．なお，排水長さは水上

現地では万が一システムが閉塞した場合に一刻も早のスキマーの取り回しを考えて吸引側ホース長さを 10m

い復帰が望まれるが , 復帰のために他の装置が必要となとし，吐出圧力が高いことから吐出側ホースを 30m としるような場合はその日の復帰が不可能になって回収機会て設計を行った．

を逃す可能性が高い . 本システムではこうした詰まり防移送する実験が行われていた．

このため，管内の油に給水することによってホースの止装置に加えた高圧注水装置により閉塞時にも迅速な復c)

帰を可能とするものである．Fig 4.12 に排送関係の全体

負圧吸水弁の設置

図を示す．

回収油の粘度が高くポンプ吸引側の油移送ホースが閉塞する兆候は吸引負圧が急に高まることで予測できる.
このためポンプの吸引負圧を検知して，ある値を超えた- 23 -

EntranceofStorage tankdischarge

Oil transfer hose (φ65mm)

Pressure signal
EjectorHigh pressure

hoseFlash valve

water jet
Tube pump

Oil transfer hose (φ50mm)

Fig 4.12 Diagram of the recovered oil / water fluid transfer line(4) ゴミ対策

油は漂着するまでに海面に浮いているゴミを絡めてしまう．油の漂着の多い海岸は元々ペットボトルのようVibratorなゴミが集まりやすいところでもある．これらのゴミがTrash bag

排送管を詰まらせる事態を防止する必要がある．管内にゴミをかんでしまった場合の閉塞からの復帰は非常に困難である.
ゴミ対策としてはカッターを装備する回収システムも見受けられるが，機構が複雑になるとともに軽量化しにくい．本システムでは，すのこ状の格子で分離することとした（Fig 4.13）．チューブポンプはコンクリートポ
ンプとして使われるように，管径より小さなゴミならほぼ問題がないため，こうした簡便な装置で十分である .
すのこは振動ふるいとして，油とゴミとの分離を促進す

Conveyor

Grating for catching trash

るものである．分離され転がり落ちたゴミは後部のゴミ受に入るようにしている．
4.3

Storage tank

水槽試験(1) ネットコンベアの油回収実験a)

Fig 4.13 Prevention equipments of debris and trash

実験の目的と方法

実験の目的は比較的大きな目合いのネットをコンベ- 24 -

アベルトとして用いたネットコンベアが水面の油を回収

b)

結果と考察

する状況の観察とコンベア速度等の設計データの取得で実験は状況を観察しながらケースを変えて行った．実験の状況を Fig 4.16，4.17 に，結果を Table 4.3 に示す．

ある．
実験は模型を水槽にロープ等によって固定し，模型に全般的には，25mm といった非常に大きい目合であっ対して簡便な造波装置による波とスクリューによるわずても油が網を透過することはほとんどなく，問題は網のかな流れを起こして，主に高粘度油とスキマーの挙動，

目詰まりであった．目合いを大きくするにしたがって目

網目合いの影響，スクレイパーの状況を観察した．なお，詰まりが減少し，水の透過がよくなるため波の反射がな

集油機構は取り付けず，ネットコンベアの挙動のみを観くなって油がネット上に良く載るようになった．スクレ

察した（Fig 4.14）．

イパーは粘度が高い場合には効果がよく認められた．

供試油は C 重油と水を攪拌しエマルジョン化させるこコンベアの速度は，速いと前面の水をかきあげたり，とによって高粘度としたものを用いた（Fig 4.15）．粘度

外向きの流れを起こしたりするため，油がネットに載りの調整は難しいため，実験は 500,000mPa ・ s クラス，にくくなる．ただし遅すぎるとネットから油が漏れてし

250,000mPa・s クラス，100,000mPa・s クラスとし，実際まうので，実験では 20m/s 程度に設定することで，このの粘度は別に記録した．

影 響 を 抑 え る こ と が で き た ． し た が っ て ， 100,000 ～

500,000mPa・s クラスの油回収の場合，網目合いを 20～25mm，コンベア速度を 20m/s 以下と設定することで十分に有効な回収作業ができることが分かった．また，ネッ
トによる油水分離は想定どおりよく働き，水面の油を余
水がほとんど加わらない高濃度の状態ですくい取ることに成功した．

Fig 4.14 Tank test of the net conveyor skimmer

Fig 4.16 Oil scraping roller

Fig.4-17 Skimmed oil on the conveyor
Fig 4.15 Test oil : Emulsified C heavy fuel oil, viscosity is

about 500,000 mPa・s- 25 -

Table 4.3 Test results

おらず，民間の平面水槽を借用して実験を行った．水槽は株式会社海洋開発技術研究所が所有するもので，実験

Conveyor
State
speed
（m/min）
2.5
15.0 Oil /water fluid was reflected by low transparent net
Oil /water fluid was pushed away by the flow to opposite
40.0
direction of wave
30.0 There was water chopping in front of the net conveyor
10.0
20.0 Good performance
10.0 Good performanceHigh transparency of water made calm water surface in
25.0
front of the net conveyor
25.0
15.0 little turbulence of water makes good condition of
5.0 Scraper worked well
25.0
15.0 Good performance
25.0
15.0 Oil stuck to the scraper

Viscosity Mesh
（mPa・s） （mm）

500,000

250,000
100,000では水路幅 4m，長さ 10m，水深は約 1.2m の造波水槽を
オイルブームで仕切ってこの中に供試油を一面に散布した．当時は本水槽以外に実油実験を行うことのできる大形水槽はなかった．水深が 1.2m と浅いが，海岸付近で使用する浅海域用の油回収機であるため問題はない．波高 5～10cm，周期 1.7s の波をスキマーに対して直角にかけ，約 460,000mPa・s に調整した C 重油を用いた実験を行った（Fig 4.18，4.19）．供試油は集油フェンス内側の水面全面を覆うように十分な量を散布した．本結果を踏(2) 集油機構を搭載した実験

まえて，油回収率等の能力を推定するための実験ケース

a)た挙動を示した．油回収実験では波高を 10cm，周期 1.7sを検討した．その結果,装置本体は波高 15cm でも安定し水槽実験の概要

本研究開発の当時はまだ STORMS の整備がなされてで実験した．

Oil transfer pump

Oil boom

Collecting boom

Test tankPressure signal hose
Oil skimmer

Discharge hose

Recycled oil

Suction hose

Oil

Wave generator

Hydraulic power unit
18°
Recorder10m

Control panel

Fig 4.18 Tank test of the oil skimmer installed the oil raking systemb)

実験の結果と考察

スキマー取入れ口前面に V 字に展張した独自の集油ブームにより浮流油は問題なく集積されることを確認した．
ブームのカーテン部は目合 10mm のネットであるが，波浪中でも油の漏れはなく，また集積部における水面の盛り上がりもない良好な状態であった．
Table 4.4 に実験の結果を示す．回収油水量,回収油量,
回収効率はいずれもかき寄せ装置のサイクル（速度）に支配された結果となっている．これにより搭載したかき寄せ装置が集油装置としてたいへん有効であることがわかった．観察からも，漂流油はレーキによって手繰り寄
せられ，さらにネットに押し付けられることで確実にネ

Fig 4.19 Photograph of the tank test with oil

ット上に捕捉され，すくい上げられることが確認できた（Fig 4.20）．ネットコンベアのトルクが不足気味で，大- 26 -

Table 4.4 Test Results(Oil Viscosity :460,000ｍPa・s）

量の油を載せた場合に極端にコンベア速度が下がる場合が生じたため,case2, 4 においては貯油タンクに油が落下

case 1 case 2* case 3 case 4*

するのを待つ操作を加えた．実験の結果，回収できた油

Raking Velocity
cycles/min
Conveyor Velocity
m/min
Recovered Fluid
m3/20sRecovered Oil
m3/20sRecovered Water
m3/20sWater Content Ratio％
Fluid Recovery Rate
m3/h

水の最大値は 20 秒間の計量で 30 リットルに達し，1 時間あたりに換算すれば 5.4m3／h となり，目標能力である
3

5m ／h を達成することを実証した．
波なしで実験した場合には，ネットコンベアの動きに
より装置前面に漂着した油を沖側に押し戻す伴流が発生
し，掻き寄せレーキの作動範囲外まで油が押し戻される状況が見られたが，波（波高 10cm，周期 1.7s）ありの場
合，油は掻き寄せレーキの作動範囲内まで接近し，かき寄せに大きな支障はみられなかった．これは伴流による力よりも波による浮流挙動の方が勝っていたためと考え

9

6

4

6

20

20

20

10

0.03

0.022 0.013

0.023

0.024

0.018

0.01

0.018

0.006

0.004 0.003

0.005

20

18

23

22

5.40

3.96

2.34

4.14

られる．なお，波高 15cm とした場合について，回収装＊case 2,4: was controlled operation that the operator waited

置は大きく動揺するものの，回収作業には支障なかった．

to rake until the oil on the net cnveyor falls into the tank.

Fig 4.20 Action of the raking the oil(3) 排送機構の実験を防ぐ目的からは，負圧給水弁で十分な効果があることがわかる．なお，空気吸引の場合も若干の効果が認めらa)

詰まり防止機構の効果れるが，この実験ではネットコンベア上で油塊の上に載詰まり防止としてスキマー本体に取り付けた負圧給っていた水や油層内に閉じ込められて油水分離しきれな水弁により注水する方法及びジェット水による排送圧のかった余水が 20%あると考えられるため，空気のみでの増強効果について実験し検討した．

効果かどうかは不明確である．

スキマーの貯油タンクに回収された油を内径 63.5mm，Table 4.5 Suction test result

長さ 10m の吸引ホースを通して Table 4.5 に示す 4 種類

<viscosity 880,000mPa・s,の方法でチュ－ブポンプにて吸引し，吸引圧力，ポンプ

valve relief point 58.8kPa,Suction pump;5.2m3/h>

吐出油の性状を調査した．なお，表中の回収水量率は，
case

回収された油水の状態の見掛け上の含水率であり，エマルジョン化して油と一体となった水分は含まない．

1

situation
Flash valve is shut

Recovered watercontent%-58.8
20

suction pressurekPa

注水による効果が十分認められることが表から読み

2

Air inlet

-49.0

20

取れる．特に水ジェットにより積極的に注水した場合，3Flash valve is opened

-29.4

40

4 High pressure water jet

060

60%の水量率となるが，閉塞傾向は全くなくなる．閉塞- 27 -

b)の可否が決まり，さらに，現場水深が浅かったり，岩礁

回収水量率の改善

回収水量率を改善するため , 貯油タンクのより上流側の入り組んだ海岸であれば使用できない．また，船に取から注水するように排送機構の負圧給水弁給水位置をより付けたものは船の速度でしか現地まで移動できない．

り油タンク側（上流）へ変更した．造波装置により波高

これに対して，実際の現場での搬入，組立，進水，撤去

20cm，周期 2.0S の波を回収機に直角にかけ，約 650,000が海洋工事会社の作業員の手によりスムーズに行えると

mPa・s に調整した C 重油を回収した．

いう本システムのコンセプトは，本研究開発の上で最もその結果，回収水量率が 6%以下でも詰まりを生じず重要である．

に排送できた．負圧給水弁位置の変更により油水が管に本システムは各部ごとのブロックの接続で全体シス入る直後から注水による潤滑作用が働いたと考えられる．

テムが構築される方式であるため，分割してトラックにこれにより高粘度の油を極めて高濃度の状態の油水として陸上輸送可能である．このため道路のあるところならて詰まることなく排送できることが実証できた（Table

ばごく近傍まですばやく運搬できる．さらに，各部の重4.6）．また，吸引圧は-39.2～-58.8kPa の間で安定してお量が比較的軽量で喫水が 20cm と小さいため，クレーンり，負圧給水弁が効果的に働いたことを証明した．

に頼らず人力で海岸から進水できる．また，実際の現地

Table 4.6 Improvement of place of the flash valve

では専門家の数は少なく，わかりやすいマニュアルの整<viscosity 650,000mPa・s,

備とともに，機器の働きについて直感的に理解できるこ
3

valve relief point;58.8kPa,Suction pump;5.2m /h>case
Wave height3

Recovered fluid（m /h）Water content（%）
Suction pressure（kPa）

とも必要な条件である．
本システムではスキマー部はオープンなコンベアと

A

B

-

20cm，2sなっており，前面に滞留する油をレーキがかき寄せると

0.9

2.4

6

1

いう，人間の作業をほぼそのまま機械動作に置き換えたものであるため，誰が見ても油がすくわれ回収されていくあらましを理解しやすいものとなっている．したがっ-39.2～-58.8 -39.2～-58.8て，トラブルが起きそうな部分についてはすぐに人力による補助を現場で思いつくことができる．これに対して，

c)

ポンプや排送管の詰まりに関しては，一見してその原因

ゴミ除去装置の効果を探ることは不可能である．このため本システムでは詰ネットコンベアで回収された油に混入するゴミ（各種まり防止の機構が入念に設けられている．

異物）を除去するため，回収油タンク上にゴミ除去格子を設けた．ふるい振動効果を調査するため，ゴミ（ペッこのように本システムでは「人力による機動性」を発トボトル，空き缶，ヒモ）混じりの油回収実験を実施し，揮できるような取扱性と，回収機構の明瞭さを運用のコ

ふるい振動＜あり／なし＞の場合のゴミ除去格子上の油ンセプトとしている．しかしながらこれらについては，の挙動を比較した．実験の結果，回収油とゴミのふるい

実際に機械システムを運用してみなければ実証できない．

分けについては，ふるい振動なしの場合，ゴミは油の粘このため，平成 12 年 9 月に新潟市栄町地先海岸にて開発

着力のためゴミ格子上で殆ど動かなかったが，加振するした油回収システムの設置，撤去試験を行った．

と，ペットボトルと空き缶は傾斜した格子上を滑り落ち，

高粘度油が海岸に漂着したことを想定し，最寄の道路

水面に落下した．但しヒモは殆ど動かなかった．また，までトラックで機材を陸上輸送し，すみやかに機材を油

ゴミ格子上の高粘度の回収油挙動には大きな差はみられ回収態勢まで展開するものである．試験は主に機材のハなかったが，加振した場合に油は幾分早めに落下した．

ンドリング評価を目的とし，作業に携わった人たちから

格子面積は十分余裕があり，油は格子面積の上半分程度

アンケート調査を行った．また，各作業ステップの所要で透過していた．

時間の記録を取り，特に問題になるステップがないかど
うか確認した．作業は使用機材に対して精通しない者(工4.4事会社)を選んで行った．

現地運用試験

(1) 運用のコンセプト(2) 実験内容

どのような優秀な機器も，現場への搬入が不可能では使用できない．予め専用の船によるオペレーションを前a)

提にして製作されたシステムでは，その船の有無で使用

現地搬入機材のリストは以下のようである．

- 28 -

搬入機材及び人員配置

y

集油フェンス（5m×2，水噴射ホース付属）yy

浮体（1 基，スキマーと合体させる）

y

油スキマー（1 台）y全体指揮者（1 名）y

油移送ポンプ（1 台）y

記録係（1 名）y

油圧パワーユニット（2 台）y作業指揮者（1 名）y電気制御盤（1 面）y

トラック運転者（1 名）y

機器台（2 個）y

不整地運搬車運転手（1 名）y

油吸引ホース（10m）yモーターボート操縦士（1 名）y

回収油移送ホース（10m）y

発電機及びポンプ運転者（1 名）y

集油用水噴射ポンプ（70l/min.

y

作業員（2 名）y

エンジン発電機（35kva 以上，1 台）

y

不整地運搬車（荷台寸法 1m×1.5m，搭載能力 500kg）

地元の工事会社に依頼した．資機材の不整地運搬車は，y

クレーンつき 4t トラック（機材運搬用 1 両）

工事現場等に一般的に使用されているものであり，入手

y

モーターボート（1 隻）

しやすいことから，浜辺の水平移動用に採用した．マニ

yロープ，ウエイト類（1 式）ュアルについてもこうした資機材について掲載し，使用

y

ローラーコンベア（2 本）を勧奨している．なお，現地の資機材の配置は Fig 4.21

y

足場板（4 本）のとおりである．

電気ケーブル（1 式）
また，実験要員として下記のような構成とした．

1 台）

この際，人員については油回収作業の専門家を避け，

4t truck with crane

Generator

Cable

Crawler carrier
Transfer pump

Hydraulic power pack
Control panel

Transfer hose

Transfer hose (suction)

Skimmer

Water pump

Float
Collecting boom

Boat

Fig 4.21 Layout of equipments and materials for operation test at the siteb)

ぶ．水際にウエイトを置き，ボートから投げたロー

現地でのシステムの展開方法

プを縛り付けておく．

本システムはトラックにて現場に急送できることを前提としている．現地ではトラックを海岸に近接する道②

路に駐車し，この時点から各種のタイム計測を行った．

イプの両端に縛り付け，そのパイプの両端にフェントラックの駐車地点からスキマーの進水地点までの距離

スの先端を縛り付ける．

は約 30m で，この区間について重量物は不整地運搬車で，③

その他のものは人力で運搬した．詳細な作業手順は以下ボートから 2 本のロープを集油フェンスの先端へ結びつける．

のとおりである（Fig 4.22）．
①

フェンスの開口幅を決めるために独立浮体 2 個をパ④

海岸に油スキマーを進水させるためのローラーコン
ベア及び足場板を敷く．

集油フェンス，独立浮体，及びパイプを水際まで運- 29 -

⑤

足場板の上で油スキマーを組み立てる．

⑥

油スキマーの後端にロープを結びつけ，その端をウ⑧すい位置につける．

エイトに預けておく．
⑦

ボートを移動して集油フェンスをハンドリングしや⑨

油スキマーに油移送ホースを接続する．ボートで集油移送ポンプを不整地運搬車に搭載して水際へ運び，ホースを接続する．

油フェンスを引くとともに，陸側から油スキマーを⑩

ポンプ，制御盤及び発電機間の配線を行う．

押し出す．
①Fasten a rope to a

②Decide the width of the③ Set the collecting boom on④Begin to draw out⑤ Draw⑥ Move the skimmer on the

the

boom

⑦Fasten the skimmer to weight⑨

Launchthe⑧Connect the collecting boom to⑩Ready to startFig 4.22 Procedure of launching the skimmer
c)

撤収作業

④

撤収作業は基本的には展開作業の逆工程である．実際

クへ運ぶ．

の現場では資機材に付着してしまった油の洗浄作業が重⑤要であるが，今回の実験ではこれを再現することは困難
電気ケーブルの結線をはずし，束ねる．

②

油移送ホース，油圧ホースの接続をはずし束ねる．

③

油移送ポンプ，油圧パワーユニット，制御盤を灯油

電気ケーブルを簡単にウエスで拭き，シートで覆ってトラックへ運ぶ．

であり，実施できなかった．工程は下記のとおりである．
①

不整地用運搬車または手持ちにて主要機器をトラッ⑥

ホース類は外面の汚れが激しいので高圧水で洗浄する．端末をウエスで覆うこと．

⑦

油スキマーを引き上げるためのローラーコンベア及び足場板を水際に敷く．

を沁みこませたウエスで拭く．

⑧- 30 -

油スキマーを不整地用運搬車の力を借りながら引き実験は平成 12 年 9 月 28 日と 29 日の 2 日間にわたっ

上げる．
⑨
⑩
⑪
⑫

集油フェンスをはずし，油スキマーを高圧水で洗浄て新潟市栄町地先海岸で行った．28 日は強風と高波のたする．

めスキマーを進水させることを見送った．29 日は風波も

油スキマーを不整地用運搬車で道路まで運びトラッ

収まって，油スキマーを海上まで引き出す一連の作業がクに搭載する．

できた．なお現地は離岸提の設置された海岸であり，28

集油フェンスを高圧水で洗浄してからシートで覆い，

日天候は晴れ，風速 10m/s，提内の波高は約 50cm であっトラックに搭載する．

た．29 日は天候晴れ，風速 2m/s，提内の波高は約 10cm

モーターボートの舷側を水洗いし，港または船揚場であった．実験の状況を Fig 4.23 に示す．
なお，基本的に人力作業のため，50cm 程度の波でも作等に回航する．
⑬

ホース類をトラックに搭載する．

業は中止せざるを得ないが，本システムの目的としては，人力作業の機械作業への置き換えであり，波の条件が厳(3) 運用試験の結果しい場合の作業形態についてはまた別途研究開発する余

a)

地がある．

概要
①

②

④

③

⑤

①The crawler carrier②Preparation of launching③～⑤LaunchingFig 4.23 Launching operation of the oil skimmer- 31 -

b)億円）の就航記念式典が平成 19 年 4 月に神戸港湾事務所

運用試験の時間計測結果

運用試験の時間計測結果を Table 4.7 に示す．大まか

で開催された．本船は海洋環境船（海面清掃船兼油回収に分析すれば，設置に約 52～56 分，撤去に 37 分かかっ船）として，同所の「紀淡丸」代替になるもので，名称ている．撤去は油で汚れた本体を洗浄するという作業がは公募により市民が応募し，その中から有識者により選含まれていないが，少なくとも設置は 1 時間弱で可能と定したものである．その主要目は，総トン数 196GT，全みられる．本システムは現地稼働時間を 6 時間とみて 1

長 33.5m×全幅 11.6m，最大喫水 2.64m，最大速力 15.43ノットとなっている 28)．

日約 30m の油水を高濃度な状態でピット等まで回収，

本船には油回収機が 2 種搭載されることとなり，その排送するものとしており，時間的には十分な稼働時間を取れることがわかった．

うち対象油が極めて高粘度である場合に対応する副機とTable 4.7 Results of the each operation period at the site test

して，浅海域高濃度油回収システムを船舶搭載用に改造

Operation
28, September 29, September
Crawler carrier roundFirst
3min20s Carried by hand weights,
hoses,etc
Second5min40s Carried by hand cables,
scaffolding
boards, etc
3rd
8min55s
8min40s oil skimmer
4th
6min59s
5min16s hydraulicpower unit
5th
11min 6s
4min50s control panels
6th
4min
2min55s transfer pump
subtotal
40min
21min41s
launching oil skimmer
8min23s
6min10s
7min37s
24min5scarriying by hands,
pipeworks, cablearrangements

したネットコンベア式油回収機を搭載した．船側に取り

Total preparation time
Total time of back off
works

c)

56min
37min

付け，オイルブームにより集油して油水を回収し，船上のポンプで船上の貯油タンクへ移送する．主機は通常の重油から対応する方式のものとなっているため，極めて粘度が高いエマルジョン化油に最も適した本機が副機となった．まだ，油流出事故での使用実績はない．
Fig 4.24 に「Dr.海洋」，Fig 4.25 が船側に設置された
油回収機，Fig 4.26 に浅海域高濃度油回収システムと今回搭載された改造機の比較を示す（Fig 4.24，4.25 は文
献 28））．

51min56s－

人力による機動力の評価

油スキマーの進水作業は人力で行うことに成功した．
ただし，作業員の感想からは，遠浅な海岸ではより喫水の浅いものが望ましいとあった．また，集油フェンスのFig 4.24 Dr.Kaiyo

スカート部が若干引き出しの抵抗になっていたものと考えられる．油回収用ホースはワンタッチカップリングを用いて作業の容易さに配慮したが，これについては好評であった．対して，レンタル品である発電機と，制御盤の接続についてもワンタッチ式にすべきであるとの要望が出た．
作業員については，運用も含めて 8 人の人員で可能であり，交代等を考慮しても人員は 10 人程度で運用可能であることがわかった．作業後の感想からは若干もう少し
作業員が欲しい場面もあったとみられるが，システム全
体が約 150 人分の能力を持つことから，所期の目的であFig 4.25 The net conveyor skimmer installed by the side of

る沿岸域での油回収作業の機械化による効率化と，海岸

Dr.Kaiyo

での機動力の発揮というコンセプトが実証できた．

船舶搭載用とするために改良した点として，まず，集4.5

油ブームの取り付け方法を V 字展張から船側を集油ブー

適用事例

国土交通省近畿地方整備局においては，新造船「 Dr.

ムの替わりに利用できるように J 字展張に変更した（Fig海洋」（平成 18 年 1 月着工，19 年 3 月完工，総工費約 104.27）．これにより油回収機は船の近くに取り付けられる- 32 -

ため，油水の吸引長を短く設定でき，詰まりを起こしに海洋」が瀬戸内海で使用されることから，海岸に漂着す

くいように配慮した．また，船の外側の集油ブームを張る状況よりも早めの対応であること，海水温が冬季でもるために舷側から突き出すアルミ製のパイプの長さを短

15℃前後とみられ，極端に高粘度にはならないと想定しくできる．ネットコンベアの材質は，海岸で使う場合にたためである．回収幅及び想定する回収能力は同じであはトラブルがあっても入手と交換がしやすいナイロン製

る．その他，防爆仕様に統一するため，吸引用ポンプのの網としていたが，ステンレスメッシュに変更して，耐動力を電動モーターから油圧モーターへ切り替えた．設久性を優先した．また，メッシュの目合いは 25mm を 10置や搭載等は全てクレーン等を用いることから，耐久性～15mm のものとして，対象油の粘度 300,000mPa・s 以を優先して本体と浮体を一体構造とし，さらに吊具を取

上を 100,000mPa・s 程度以上に引き下げた．これは，「Dr.

り付けた（Fig 4.28）．

Fig 4.26 A photograph in left is the developed original net conveyor oil skimmer with rake,

in right one is the customized one for Dr.Kaiyo

Storage Tank

Hose Pump(hydraulic motor)

Dr.Kaiyo

Oil Skimmer

Rod for oil Boom holding
Oil Collecting Boom (J-configuration)

Fig 4.27 Installation of Net-conveyor Skimmer on the side of Dr.Kaiyo- 33 -

floatrake

conveyorrake
conveyor

For shallow water (original)

For Dr.Kaiyo (net-conveyor skimmer)

Fig 4.28 Comparison between the original net-skimmer and the customized one for Dr.Kaiyo
4.6とコンパクト，軽量で，喫水も約 20cm と浅い水

結語

通常開発されているスキマーは対象油の粘度をクラ深に対応し，進水時の人力の負担を軽減

ス分けし，クラスごとに対応している．しかしながら文③

かき寄せ装置により油水回収能力最大約 5m3/h，献 WORLD CATALOG 16),26),36)などは，高粘度油は動粘度

定格能力 2.5m3/h で，1 日最大 150 ドラム（6 時間

130,000～170,000cSt（1mm2/s = 1cSt）程度を最高として運転），人力換算で 150 人分の能力を持つ．油取おり，本研究で主に対象とした 500,000mPa・s 以上の粘入れ口幅がスキマー部で 50cm と大きい．
④

度の油に当てはめることは難しい．こうした高粘度油に関しては，近年 ISO において 500,000cP（1mPa・s = 1cP）

油水中の余水の割合は約 0～ 20%程度以下と高濃度な油水の回収が可能以上の高粘度油を対象とした油回収機の試験基準が検討⑤

されているところである（文中の単位がまちまちなのは

吸引管側の詰まり防止機構により超高粘度にもかかわらず油の詰まりが起きない

それぞれの基準で使用されている記述をそのまま使用し⑥

チューブポンプの採用によりゴミに強く，圧送距たため）．本システムでは，数十万 mPa・s 以上の高粘度離が長く，また，振動ふるいにより空き缶やペッ油を回収できるものであり，回収油水中の余水の割合がトボトル大の大きなゴミに対応

非常に少ないにもかかわらず詰まることなく陸上のピッ⑦

詳細な取扱説明書（現地での運用マニュアル）により油回収のエキスパートでなくても工事会社

トや一時貯蔵タンクに排送できるものである．

等の作業員なら運用が可能

また，システム全体の現場での取扱性について考慮した結果，機器の各部は軽量小型化されており，重機を使このようなさまざまな 7 つの特徴を持ち，海岸の水上用できない海岸においても人力で設置，展開，運用，撤から陸上の，たとえば道路そばの一時貯蔵ピットやタン収ができる機動力を備えたものとなった．

クまでのロジスティクスの整合性を取って開発されたものである．本システムの研究開発は 1998 年度～2001 年

こうした本システムの特徴を列記すると以下のよう

度の 4 年間にわたって行った．個々に用いた技術は工学

になる．
①
②

対 象 油 の 粘 度 は 約 500,000mPa ・ s で ， 約

的に斬新なものではないが，当初から目的とした渚など

300,000mPa・s 以上から取扱える

浅海域での人力作業であるひしゃくとバケツリレーによスキマー部は長さ約 2.3m×幅約 1.4m，重量 130kg，る回収作業を機械化すること及び，重機を用いずに設営- 34 -

できる機動力を持つシステムであること，そして誰の目に行なうための油回収機の開発を行った．これは機械力にも分かりやすく，現場のいわゆる人間系の能力を活かの持込が難しかった場所に人力で搬入搬出ができること

しやすいこと，といったコンセプトを守り，達成できた．

を条件とした本格的な油回収機の開発を狙ったものであ

また，一般的な製品が対象としている常識的な粘度のる．これに対して，本章では油回収船及び油回収作業の範囲を逸脱した 500,000mPa・s 以上のゴミ混じりの高粘訓練等を受けた者が配置されていない地域においても，度油に対応するために，ネット式のコンベア，初の試み

緊急時にクレーン台船を油回収船として用いて，油回収となったレーキ式かき寄せ装置，注水装置による管路の作業の経験が無い者が対応できる油回収システムの開発

詰まり防止など各部の機構のアセンブリが全体として非を行ったので報告するものである．

常に高い効率性と能力を発揮する結果につながった．

わが国の油濁防除体制においては，国土交通省地方整さらに，現地での運用について実験を通じた評価を行

備局が大型の浚渫兼油回収船を 3 隻運航し，ほかに海面うことにより，システム全体が初期の目的を果たすこと

清掃兼油回収船等を 11 隻運航しており，海上での油回収ができることを証明できた．

作業のための機動力を持っている．しかし，油回収船の

文献 WORLD CATALOG は世界で市場にあるほとんど

全国での分布状況は一部の地域と他地域とで大きな差がの油回収資機材を網羅していることで有名であるが，こある（Fig 5.1：1996 年当時 33）．本研究を開始する 2004の資料によれば機械的なかき寄せ機構により油回収機の年当時は当該データを用いて研究の必要性を検討した．

反射波等により油取り入れ口に油膜が入りにくい現象を現状の同様の図は第 2 章の Fig 2.1 となっており，本研解消した油回収機はない．

究の必要性はますます増大している．）．わが国は長い海

浅海域用高濃度油回収システムは，油回収機の分類上

岸線上のほとんどの地域で社会・経済活動が活発に行わはベルト式油回収機であり，類似のタイプにブラシ式油れており，全国すべての沿岸域で等価な災害対策が望ま

回収機がある．いずれも高粘度油を対象としており，アれるといえよう．

ルキメディックポンプ等の油の移送ポンプを油回収機の一方でわが国には港湾法上の港湾が，重要港湾が 128，

一時貯蔵タンク（ホッパー）に取り付け，船上に圧送す

うち特定港湾が 23，地方港湾 942 と，合計 1,008 港存在るのが通例である．しかしながら，本体の反射波等によする．これらの港湾の中には建設中の施設を持つものもりベルトに油が寄らない現象があり，油とスキマーの間多く，したがって,これに従事する工事用の作業船は全国に適度な相対速度が発生するようにスキマーを前進させに分布している．油流出事故時にこれらの作業船を油回る必要がある．本論の方式ではレーキ式かき寄せ装置に収作業に転用することができれば，迅速で効果的である．

よりこの難点を克服した．また，軽量化のためにポンプ

本研究では，全国の港湾に在船する工事用作業船のなを分離したことによって一時貯蔵タンクかポンプまではかから緊急時に油回収作業に転用可能なものを抽出して，吸引する必要が生じ，高粘度油の移送が難しくなるが，事故時に簡単にこれらに装備できる油回収システムを開これについては自動でのフラッシュ機構によって解消し発・提案することを目標とした．なお，開発を行った油

た．

回収機と集油ブームおよび周辺資機材をひとまとめにしたものを油回収システムと呼ぶ．本研究は 2004 年度から

このように技術的には世界で初めて試みたレーキ式

2006 年度にかけて行った．

かき寄せ装置による油回収率を確保した．また，高粘度油の移送中の管路の詰まり防止のため，スキマーの一時

2004 年度においては，工事用作業船の中から活用する貯油タンクに一体化することが常識であった容積ポンプ対象となる船種として一定の能力以上のクレーン付台船を分離することに成功することで，人力による現場での等を抽出し，これが全国に 900 隻以上在船することがわ

設置作業を可能とした．

かった．このため，クレーン台船を対象とした油回収機
および集油ブームおよびその全体のコンセプトを考察し

5. 工事用作業船を用いた油回収システムの提案

た．油回収機はグラブバケットの操作に類似した機構と，余水の発生を抑える手法を独自に考案した模型を製作し，

5.1

水槽実験を行なった．また，比較対象としてグラブバケ

コンセプト

ットの模型を製作し，水槽実験を行ない比較した．集油(1) 油回収システム開発の目的

ブームは潮流を利用して自動的にブームの展張ができる

第 4 章においては，重機や作業船が入り込めない水深

ように ,ブームを曳航するブイを考案し ,模型を製作しての浅い沿岸域での油回収作業を，機械力を用いて効率的水槽実験を行なった．2005 年度は 2004 年度の実験結果- 35 -

を反映した改良を考案し，それぞれの模型を新たに製作ある．このため，搬送時の重量及び体積はトラックの輸し，水槽実験を行なった．2006 年度についてはそれぞれ送力に左右されるとともに，各港湾の作業船だまりへのの模型の改良を加えて実機に対して縮小プロトタイプを

アクセス路等による制限を考慮する必要がある．したが製作し，油回収機については大型水槽試験により実機のって，システムを構成する部材はおよそ最大幅 2m，長性能を推定した．また，集油ブームについては安定性のさ 6m，高さ 2.5m，重量 4 トン以内とする．また，貯油確認を行なった．

3
タンクは組み立て式の市販品で 10m（ドラム缶50 本分）

貯蔵できるものなどがあり，トラックの荷台スペースと得られる容量から効率がよいこれらを選定する．
Total 144 vessels
Total Oil Recovery Rate
6,941㎥/ｈ
Total Amount of Oil Storage 15,626.21㎥③

甲板の広さ等甲板の形状は油回収機器等の配置を容易なものとし，作業がしやすいように平型の作業船の船種であることとする．面積については Table 5.1 のような油回収資機材の配置が可能となるように Fig 5.2 から長さ 10m×幅 4m
以上または長さ 8m×幅 6m 以上の 2 つの条件が設定でき
る．
Fig 5.1 Chart of the oil skimming vessels (1996)

Table 5.1 Minimum working space on deck of the barge(2) 油回収作業へ転用する工業用作業船の条件
a)Equipments and materials

VolumeSpace

Oil Recovery equipents andmaterials

4t class truck
bed capacity
×2

6m×2m×2

Srorage tanks

10m ×1

転用の条件工事用作業船は「作業船一覧 2003 年版」
（社団法人

日

３

φ3.2m(FAST TABK 2000)

10 m

本作業船協会発行）によれば 40 種類程度に分類できる．
この中で油回収作業に転用する条件を以下の通り設定し4t class truck bed
capacity

2m

た．

3.2 m

4m

storage tank①

2m

現地での作業性の考慮

6m

現地では人力のみでは移動することに苦労する重量の資材や廃棄物を入れたフレコンパック，ドラム缶等が8m発生する．また，作業船が岸壁に係船した状態での荷物2mの積み下ろしでは，運送してきたトラックに移動式クレ2mーン等が装備されていなくても船のクレーンで可能である．このため現地の作業性を考慮して，クレーンが搭載されていることを必須条件とした．
②

6m

3.2 m

想定する資機材のサイズ

開発の目標となる油回収システムは，1 回につき最大で，いわゆる 4 トントラック 2 台分程度（1 台で長さ 6m
×幅 2m 程度）の資機材を目安とするのが適当と考えら

Fig 5.2 Requirement of the barge deck space

れる．その理由は，小さな港湾においても転用できる作
業船が在船している場合があり，作業船だまりまでの道b)

路の幅員等を考慮すれば，4 トントラック程度を対象と油回収作業の転用に適した工事用作業船の全国分布状況

するのが妥当なためである．なお,米国沿岸警備隊ではコa)の条件により「作業船一覧 2003 年版」（前出）からンテナ化することにより航空機で輸送することも前提と対象となる工事用作業船を抽出した結果，全国で海のあしているが，わが国ではトラックによる輸送が現実的でる各都道府県すべてに在船していることがわかった（Fig- 36 -

5.3）．総数は 927 隻にのぼる．ただし，自航船は少なく，通常の海洋工事における条件と同様に波高 1m を限界と基本的には非自航船を対象に油回収システムを検討するする．作業員は常時は海洋での土木工事を行っているも必要があることがわかった．

のとすると，以下についてのスキルが期待できる．

このため，油回収作業への転用のための資機材を現場

・ クレーンオペレータが確保できる．

近傍の港に向けて急送することでわが国の長い海岸線の・ 玉がけ作業ができる．

多くをカバーできることが明らかとなった．

・ 簡単な電気工事（配線）ができる．
・ 簡単な配管作業ができる．
これに対して，以下のスキルは期待できないものとする．
・ 流出油の粘度を推定する．
・ 粘度に応じた排送系統を組み立てる．
・ 粘度や油膜厚さから油回収機の調整，または
適当な回収機を選択する．
c)

Fig 5.3 Distribution chart of the crane barge in Japan

対象とする流出油の条件

対象とする流出油は大型貨物船の燃料油である C 重油
及びそのエマルジョンとする．軽油や原油の場合は，初期にはガス分が気化するため，防爆が不十分な船舶の転(3) 回収作業の各種条件の設定

用は火災の危険があるとともに専門知識がないまま作業a)にあたることは安全上大いに問題がある．また，軽質分

海象条件

は結果的にはほとんどが気化して空中に分散してしまう対象となる作業船は，港湾工事に用いられるものであることから，作業限界波高は一般的に 1m 程度である．

ため，回収がほぼ不可能である．

対応する周期を 4s とすると，このときの波長は約 25m

流出油は船舶等の事故後漏れ出し，海岸に向かって浮となる．船舶の移動速度は回収時にはオイルブームの一流しているものとする．外洋に向かって浮流しているも般的な滞油性能の限界が 1 ノットなので，最大 1 ノットのは，油回収船の到着を待つ時間的な余裕ができる．まを仮定する．作業海域は，これらの条件から沿岸域や湾た，通常の工事用作業船では航行区域の制限があり，外内に限られる．

洋までは出動できない可能性が高い．

水温は冬季を考慮すれば 10℃前後で，水温が低いた

また，事故直後の回収が望ましいとはいえ，その状況

め作業員は水中には立ち入らないこととする．

把握のための時間および準備時間，現地到着時間を考えると 12 時間以上経過した状態での作業となる．この場合，風の影響についても，クレーン作業に準じた作業となるため，クレーン台船が使用できる風速が限界の風速

C 重油はエマルジョン化しており，海水温が低い場合となる．クレーン台船は移動式クレーンであるが，この（10℃前後）は粘度が数千～数十万 mPa・s 程度になる

場合は，クレーン等安全規則第 74 条によって，地上 10mと考えられる．このため , 一般的な C 重油の粘度数百の高さにおける 10 分間の平均風速が毎秒 10m 以上の場

mPa・s から数十万 mPa・s 程度の油を対象とする．

合は作業を中止することとなっている．また風向による油の移動に対しては常に風下側に浮流油は流れると考え

5.2

られ，また，オイルブームも風下側でなければ展帳でき

工事用作業船を転用する油回収システムは，少ない配ないため，台船の向きを変えて適宜対応する．

システムの構成

備数で広域をカバーできるようにトラックにより陸送で現場へ持ち込み，台船のクレーンで積みおろしする．クb)

対象とする使用者および作業員に期待できるスレーン台船上に Fig 5.4 のように設置し,油を流れの下流

キル側に集油して油を回収する．システムに含むべき機材の構成は以下のとおりである．

現地でのオペレーションは海洋工事会社とし，油回収作業に関する専門知識は持たないが，海洋工事で通常使用する発電機やクレーン，その他の機器の使用経験や必a)

要な資格を有するものとする．また作業時の開所条件は油回収システム全体の動力源となる資機材を準備す- 37 -

動力関係

る．対象とする油種は C 重油及びそのエマルジョンなのd)で揮発性が少なく作業船と同様に防爆仕様ではなく，通集油ブームは滞油性を高くとるためには大型の C 型以常の工事現場で使用している資機材から選択し，トラブ

上の規格品が望ましいが，展張作業などは若干の訓練がル時に速やかに対処できるように配慮する．したがって，必要とされている．特に長い距離を展張する場合や 2 船

動力源はディーゼル発電機およびコンプレッサー等とすで曳航して集油する場合などは非常に難しいとされてい

る．

る．

集油ブーム

海洋工事においては自船からの油濁防止のためのオイル
b)

貯油タンク

ブームを作業船が準備していることが多いが，航行しな

ドラム缶は搬送しやすく便利だが，油回収システムのがら集油作業を行うことはまずない．しかしながらこう能力が高いと頻繁に交換しなければならない．また，たした作業は油回収を行ううえでは必須となることから，

とえば 4 トン車で空ドラム缶を搬送する場合，外径が以下のような集油ブームを準備する．

60cm とすると 30 本程度で荷台が一杯になってしまう．

・

容量が 1 本約 0.2kl なので 6kl 分で 4 トン車が 1 台必要に集油時の航行および展張がしやすいようにブーム延長を短くする．

なる．一方で組み立て式の貯油タンクが市販されており，・こちらは搬送時には，たとえば FAST ENGINEERING 社

集油時のオイルブーム形状を適正に保つことが容易である．

の FASTANK 2000 では長さ 1.6m×幅 0.5m×高さ 0.5m に・

たたまれており，組み立て時には貯油量が 10kl となるな

展張したオイルブームにかかる抗力によって作業船が受ける影響を少なくする．

ど，スペース効率が高く，オープンタイプなので回収作業時に内部に揮発ガスがたまることもなく適性が高い．

e)

ポンプ

この他にも曳航式のオープンタイプの貯油タンクがある．

貯油タンクへの油水の排送は，油の粘度が高くなるに曳航式は必ずしも取扱が簡単とはいえないことから，組つれて排送管の詰まりやポンプの故障が心配される．まみ立て式のオープンタイプの貯油タンクを対象とするのた，海岸近くでの回収作業はゴミの混入を避けられないが適切である．

ことから，十分な配慮が必要となる．このため基本的にポンプはダイヤフラムポンプとする．このポンプは駆動

c)

源がエアーや油圧で本体には駆動源を持たないため非常

油回収機

流出油事故においては，ガット船のグラブバケットにに軽量でコンパクトである．また容積式ポンプであり，より海面に浮流する油を掴み取る回収作業が行なわれる

呼び水が不要で空運転が可能であるため取扱が簡単であことがある．ナホトカ号事故においても多大な成果を挙る．さらにコンプレッサー等の空気圧または油圧で出力げていることは既に述べた．したがって，グラブバケッの調整が可能なため，インバーター等の制御盤が不要でトと同程度以上の油回収率（Oil Recovery Rate：1 時間あある．ゴミに対しては渦巻きポンプより若干許容性があたりの油回収量）を確保する．グラブバケットの容量は，る．

クレーン台船で使用されることが多い 4m3 のものを対象とする．なお,全国に特に多く在船するクレーン台船ではガット船と異なり油を貯蔵できる船倉がない．このため，

Oil

Flow

グラブバケットに比較して 油回収効率（ Oil Recovery

Efficiency：回収油水中の油分の比率）が高く，船上の一時貯油タンクの容量を確保しやすいようにする．これにP
Tugboatより，油回収作業の機会を多く得られ，かつ廃油処理費

Crane

用が削減できる．

Strage tank

機構としては，高粘度油やごみ混じりの油水で問題にBargeなる管路の詰まりを生じないように工夫する．そのオペ
レーションにあたっては，油回収作業の専門家がいないと想定して，取扱い方法が粘度の違いに大きく左右されFig 5.4 Diagram of arrangement of the equipments andないものとする．使用方法がすぐに理解でき，通常のク

materials on the barge

レーン操作で使用できるものを目標とする．

- 38 -

5.3

かき寄せバケット式油回収機の開発 34)

こうしたグラブバケットを模して余水の低減を図る
油回収の研究として，バケット形状を角型として底面に(1) 油回収機の基本的な構成

細孔をあけ，海面から一時貯蔵タンクまでの操作中にバグラブバケットによる浮流油の掴み取りによる油回

ケット内部の余水を細孔から排出する方法が提案されて収が高粘度油の場合に特に効果があるという声についている 35)が，この方式の場合，油の粘度に合わせて穴の口検討する．操作性を考えた場合，ポンプや管路のような径を調整しなければ，クレーンの回頭速度が遅すぎると詰まりを生じる恐れがある機構が全くないため，高粘度

途中で油が漏れてしまい，早すぎると十分に余水を排出

油やゴミ混じりの沿岸での回収で利点がある．また，浮できない．本論文では現場作業員の油回収に関するスキ

流油を直接狙って掴み取ることから回収作業がたいへんルを要求しないことをコンセプトとしているため，ポン

わかりやすい．これらの利点を生かすために，機構につプによる余水排出とし，排出水の色で余水の排出状況を

いて 2 つの機能に分化して検討すると,グラブバケット

判断する方法としている．このため，余水の排出ができは油をかき寄せる動作と貯油する機構が一体となっていた時点でポンプを停止すれば，そのままさらに油水を回ることがわかる．しかしながらこのために，かき寄せ動収する作業が続けられる．したがって対象とする油の粘作は 1 回のみであり，そのたびに台船上の貯油タンクま

度により機器の設定や構造を変える必要がなく，油の粘で油水を移動する必要がある．また，余水を多く掴み取度という専門的な知識や判断を必要としない．

った場合にもこれを効果的に分離することはできない．
このため，かき寄せ動作と貯油の機能を分離した構成に(2) かき寄せバケット式スキマー1 号機

することで，わかりやすい動作と余水の低減を図る機能

2004 年度に開発したかき寄せバケット式スキマー（1を併せ持つ油回収機を提案する．

号機）を Fig 5.5，5.6 に示す．水槽実験が可能な縮小模提案する油回収機は，かき寄せ機構を設けて，水面の型である．原寸は現場で多く使われる 4m3 のグラブバケ

油膜を本体のバケットに引き寄せ，タンク前面の板を越ットを想定した．このため，グラブバケットの掃海幅 2m

流させ，できるだけ表面の油のみを回収する．油回収作に対して縮小模型の掃海幅を 0.5m とした．これにとも業においては，浮遊する油に近づいて，あるいは潮流等

なって，本体各部の寸法も実機のほぼ 4 分の 1 程度にしの流れの下手側で待ち受けて油を回収する場合，水に接た．Fig 5.8 に示すように，上面が開放された本体のバしている油回収機の本体及び部材が流れを妨げたり乱し

ケットの前方に斜板を取り付け，かき寄せ機構が本体にたりするため，回収口前面まで近寄った油が乱れた流れ

向かって油水をかき寄せる仕組みである．この斜板によにより遠ざかる，あるいは油回収機の周辺に逸れてしまって，かき寄せた油水が海面高さより高いバケット口にう現象が起きる．さらに，油回収機に入射した波は当然誘導されるものとした．

ながら油回収機本体に反射されて，浮遊して近づいた油を推し戻す現象も起きる．流体力学によりこうした油回収機に特有の本体からの反射波等により油膜が回収口から遠ざかってしまう現象を抑止する油回収機の形状等の設計を行うことはたいへん難しいと考えられるが，かき寄せ機構はこれを簡単に，強制的に解消するものである．
かき寄せ機構を搭載する油回収機は 4 章で述べた本研究において初めて開発されたと考えられるため，本論文では「かき寄せバケット式スキマー」と呼称する．
本体のバケットに入った油水は重力分離により下面に余水が溜まるので，これをダイヤフラムポンプで排出する．排出水に油分が混じったら，ポンプを停止し，油回収機を引き上げ，台船上の貯油タンク内に排出する．
排出は油回収水平から傾けて行う．このため手法として
は堰式スキマーとなるが，本体に一時貯蔵タンクを持ち，Fig 5.5 Illustration of the bucket oil skimmer with rake

油の移送をポンプ等の管路を用いず，高粘度油及びゴミ

model ( I )による詰まりが起きない構造となっている．

- 39 -

3.5m とした.また，浮流油をオイルブームで保持するため，水槽では約 7cm/s の微速で水流を与えた．
実験は供試油約 0.1kl を水面に散布しこれをオイルブームで保持しておき，静穏な場合と波のある場合での各種データの比較を行った．Table 5.3 に実験の条件を示
す．
b)

回収油の計測方法

実験は，貯油タンクの容量がほぼ満たされた状態になるまで油回収作業を行ない，それまでの時間を計測した．
また，油水の回収量の内訳は，貯油タンクの水面高さを( Floats are attached both side of the skimmer’s frame )先に計測し，回収した油水の総量を計算した．次に重力Fig 5.6 The bucket oil skimmer with rake model ( I )分離が行われる十分な時間貯油タンクを静置し，底の余水を排水して，残った油分面の高さを計測して油分の回本体の底部に口径 1 インチの排水管を設け，これをダ収量を計算した．

イヤフラムポンプに接続して，底部に溜まる余水を排出する．排出は余水のため，高粘度油を回収しても実際に

c)

管路を通ることはないこと，ポンプは高粘度流体に対応

作業船を転用する場合に使用され，実績をあげている

するようせき式ポンプのなかからダイヤフラムポンプをグラブバケットによる油回収能力を同時に実験により評選択したことから，排水管の口径はポンプに合わせた小価する．このため，標準的なグラブバケットの 4 分の 1口径のもので十分と判断した．

模型（Fig 5.7）を製作し，水槽実験を行った．なお，模グラブバケット模型の製作

バケット内の油水の排出は，貯油タンク上でバケット型の都合上グラブの開閉はエアシリンダによるものとしを前方に傾けることによって行う．傾ける角度の軽減のた．今回の実験では，現場と同じタイプのクレーン（ジため，バケット前面は斜めにカットした形状とした．

ブクレーン）が使用できないため，門型クレーンによる回収作業とした．

本体の水面に対する高さは，Fig 5.9 のように側面に浮力材を取り付けて調整した．また，駆動はエアシリ

グラブバケット模型による実験状況を Fig 5.8 に，かンダによるものとし，コンプレッサーからのエアホース，

き寄せバケット式スキマー模型による実験状況を Fig

信号線，1 インチの排水管が接続された状態で作動する．

5.9 に示す．

(3) かき寄せバケット式スキマー（1 号機）の水槽実験a)

対象とする油及び波の条件

流出後 24 時間以上経過してエマルジョン化した C 重油の想定として，含水率約 60%に調整したエマルジョン
化油，比較的早期の回収作業の想定として，C 重油 2 種類について実験した．粘度は含水率 60%，水温 10℃で約100,000～110,000mPa・s 程度である．また C 重油の粘度
は水温約 10℃で約 7700mPa・s であった．
波の条件は，水深があまり大きくない沿岸域を想定し，作業船の作業限界である波高 1m 及びこの波高での波長25m，また通常想定される波高 0.5m，波長約 13m とした．
かき寄せバケットスキマー模型が長さで実機の 4 分の 1なので，水槽では作業限界の 4 分の 1 の波高 25cm，波長約 6m を最大とし，通常時の波ありは波高 12.5cm，波長Fig 5.7 1/4 scale model of the grab bucket- 40 -

(a) Grasp the oil / water fluid(b) Scoop up the oil / water fluid(c) Opening the grab on the storage tank(d) The oil / water fluid was recovered in the tank

Fig 5.8 The experiment of the grab bucket model(a) Extend the rake forward the oil slick(b) Raking up the oil / water fluid into the tank(c) The oil / water fluid flew into the tank(d) Tipped the bucket and the oil / water fluid was recoveredin the storage tank

Fig 5.9 Experiment of the bucket oil skimmer with rake model ( I )- 41 -

Table 5.4 Results of the tank test (the grab bucket model )Table 5.5 Results of the tank test (the bucket oil skimmer

with rake model ( I ))Grab bucket model

Bucket oil skimmer with rake model ( I )Emulsified

Emulsified

62

62

100,000

100,000

Water content
Oil condition（%）
Viscosity（mPa・s)
Wave height（m）
Wave condition
Period（s）
Wavelength（m）primary
Water temperature ℃
endTime of recoverys
Actions of discharging
number of times
cm
Recovery Fluid hightcm
Oily Phase hight
Oil Recovery Efficiency%
Recovery Fluid
Liter
Recovered Oily Phase
Liter
Recovered Water
Liter
Oil Recovey Rate
Liter/hRecovery Fluid Rate
Liter/h

0.25

0

2

-

6

-

10.7
10.7
1,015
5
19
3
16
252
40
212
141
894

C Hevy Fuel C heavy Fuel

10.6
10.7
895
8
24
5
21
318
66
252
267
1,280

0

0.125

Oil condition

0

1.5

-

3.5

-

10.1
10.2
1,083
10
19
3
14
245
33
212
110
815

Emulsified Emulsified Emulsified C Heavy fuel C Heavy Fuel0

Wave Condition
Water temperature ℃

10.2
10.4
1,123
10
21
3
14
278
40
239
128
893

Water content （%）
Viscosity（mPa・s)Wave height（m）

68

64

64

0

0

110,000

110,000

110,000

7,700

7,700

0

0.125

0.125

Period（s）

-

1.5

1.5

0
-

0
-

primary

10.7

9.8

9.9

10.1

10.4

end

10.8

9.9

10.5

10.1

10.5
2,368

Time of recovery

s

3,277

3,525

3,837

3,279

Actions of discharging

number of times

3

3

4

5

4

Actions of raking

number of times

86

114

109

89

76

Recovery Fluid hight

cm

8

9

11.5

12

9.5

Oily Phase hight

cm

4.5

5

4.5

2.3

3.3

Oil Recovery Efficiency

%

56

56

39

19

35

Recovery Fluid

liter

106

119

152

159

126

Recovered Oil Phase

liter

60

66

60

30

44

Recovered Water

liter

46

53

93

129

82

Oil Recovery Rate

liter/h

66

68

56

33

67

Recovery Fluid Rate

liter/h

117

122

143

175

192

はっきりした判断が下せない．

(4) 実験結果
実験の結果は Table 5.4，5.5 に示す．本論文では油回収効率（Oil Recovery Efficiency）を(5-1)式，油回収率(5) かき寄せバケット式スキマー2 号機の製作(Oil Recovery Rate)を(5-2)式で定義する．

a)

1 号機の課題点

ORE=ROP/RF×100（%）

・・・・・・・・・・(5-1)

かき寄せバケット式スキマー1 号機の模型は，波によ

ORR=ROP/time

・・・・・・・・・・(5-2)

る越流を防止するためにバケットの油水取り入れ口を水面よりも高い位置に設定する必要があった．また，越流

ここで，ORE：Oil Recovery Efficiency, 油回収効率（%）

させるためにはかきよせ機構の動作速度を速く設定する

ROP：Recovered Oily Phase，回収した油分量（体積また必要があった．このため，十分なかき寄せ流量の確保が難しかった．

は質量，エマルジョンに含まれる水分を含む）

RF：Recovery Fluid，回収油水の量（体積または質量）波に対しては，上部が開放してあるため，内部の様子

ORR：Oil Recovery Rate，油回収率が見える利点はあったが，波高が大きい場合，回収動作

time：回収作業時間に入る前からどんどん越流してバケットが満水となり，

Table 5.4，5.5 から，グラブバケットの模型の方が油

これを回復する手段がなかった．

回収率が大きく，波なしのエマルジョン化油の場合では

また，油水を貯油タンクへ排出する作業の簡単さとバ

グラブバケットの約 267 l/h に対してかき寄せ式バケッ

ケット内部の底水と油の分離の促進のために，バケット

ト式スキマー模型では約 68 l/h であった．しかしながら形状を楔形としたが，油水取り入れ口直後に斜面形状のC 重油で波なしの場合はグラブバケットが約 128 l/h に対壁面ができたため，油塊の先端が壁面に付着し，バケッ

してかき寄せ式バケット式スキマーでは約 67 l/h とそのト内への流入の障害となった．

差は小さくなる．油回収効率はグラブバケットが最高で底水の排出に関しては，ポンプの吸引による吸引口近約 21%であったのに対してかき寄せ式バケット式スキマ

傍の乱れが大きく，油水の分離に大きな影響を与えてしーでは最低でも約 19%，最高では 56%となっており，余まった．このため，十分な底水の排水ができなかった．

水排出機構の効果が出ている．

そのほか，バケットの浮体幅が大きく，水面での姿勢

波による回収作業への悪影響については，今回の実験の安定性を浮体により確保するためには全幅を油水取り

では制御側の船にあたる計測台車等は波による揺れを再入れ口の幅（掃海幅）に対して 2 倍以上の幅を取る必要現できないため実海域とは異なるが，やはり双方の方式があった．このため，当該油回収機の 4 倍の掃海幅を想で認められる．かき寄せバケット式スキマーでは，波が定している実機では，全幅が 5m を超えるものとなり，

直接バケット内に入り込むため，波高 25cm 時の実験を

これを陸送する場合，分解搬送及び現地組み立て方式を中止した．

検討する必要がある．

対象油の粘度の影響は，グラブバケットの方に明らか

また，バケットからの排出方式を，バケット傾け方式に認められるが，かき寄せ式バケット式スキマーの方はとしたことで，バケットを架台上におろしてクレーン操- 42 -

作により傾ける作業となったが，この場合，クレーン操水面下として油水の流量を容器内外の水位差で主に決め，作で慎重な取り扱いが必要となることや，傾け時にクレ

これにかき寄せ機構による効果を付加したものとなった．

ーン操作を誤るとバケット内の油水が勢いよく流出し，

これによりかき寄せ油水量は十分な量を期待できる．た

受け側の貯蔵タンクから外へ飛び出してしまう可能性がだし，かき寄せ動作時にのみ開口する蓋を設けて，余分あった．

な海水の流入を防止した（Fig 5.11 の側面から見た概念図）．動力はエアシリンダによるものである．

b)

油回収手法の変更

通常の堰式スキマーは，スキマー容器内に油水を取りかき寄せバケット式スキマー（1 号機）では十分な油入れるために容器内の水位をポンプによって下げて吸引

水のかき寄せ量が期待できないため，2 号機ではこの点する構造となっている．このため，浮流油が十分に厚くを根本的に見直した．ただし油水をかき寄せ機構で強制集油され，連続的な回収が望まれるような場合には，適的に回収容器内に導流するコンセプトは同様である．

切な堰の喫水を制御できるならば有効である．しかしな

まず，かき寄せ板を枠構造に変更した．第 4 章の浅海

がらわずかな波浪でも回収機との相対的な水位が油層厚

域用高濃度油回収システムでは数万 mPa・s 以上の高粘を超えてしまうような状況では適切な喫水を制御するこ度油を対象としたかき寄せ機構はレーキ状として水面のとが困難となるため，余水が多くなってしまう．またス

浮流油のみをかき寄せるものであった．これは高粘度油キマーに吸引される向きに理想的な流れができなければ，の場合，浮流油は油塊となって容易に拡散せず，かたま

浮流油が連続的に回収されない．

りのまま取り扱うことができたことから，水の抵抗の軽本方式では，浮流油がある場合にのみかき寄せ動作に減を図るため，レーキ状としたものである．本研究では

よって油水取り入れ口が開く仕組みとなっているため，数百 mPa・s 程度の通常の C 重油も対象としたことから，

上記のような通常の堰式スキマーにまつわる問題点は解

櫛状のレーキでは隙間から抜けてしまうため，従来のレ消される．クレーンで常時吊り下げられているため，浮ーキの構造から単純な板に変更して，流動性のある浮流

流油が理想的に連続的な流れを形成できなくても，浮流

油もかき寄せられるようにしたものである．しかしなが油のある箇所に容易に回収機を移動できる．

ら油水取り入れ口下部の回収機本体から反射する流れおよびかき寄せ板の動きによる影響で，かき寄せ板の進行方向に直行し，外へ向かう方向の流れが生じ，この流れに乗って逃げてしまう浮流油の割合が多く，効率が悪くなってしまった．このため，2 号機は枠構造とすること
で，浮流油は枠外へ逃げにくくなると考えられる（Fig5.10）．
The skimmer body
Rakingmovement

Flow along theboard

Flow reflected by
the skimmer body

Board type raking device

Frame type raking device

Fig 5.10 Diagram of the raking device typeFig 5.11 Illustration of the bucket oil skimmer with rake

1 号機は従来からある堰式スキマーの喫水を常時水面

model ( II )上に置くことで余分な海水の流入を防止し，かきよせによる堰の越流を利用するものであった．これに対して 2c)号機は通常の堰式スキマーと同様に油水取入れ口は常時

1 号機のようにバケットに斜面がある場合，その斜面- 43 -

バケット形状の変更

に油が付着しやすいことから，バケット内部の斜板を廃

バケット内の油水は 2 号機と同様に管路を経由せず，止して，すべて水面に対して垂直な部材とした．また，バケットから貯蔵タンクへ直接排出する方式である．た

底水の吸引によるバケット内部の乱れを防止するため，だし，バケットの底を開閉するようにしてクレーン作業

吸引管の取り付く箇所とバケット容器の間に板を設けて及び貯蔵タンク周辺で待ち受ける作業員の作業を簡単に

直接的な影響を遮断するとともに，バケット容器内底面

した．バケット底の開閉は模型では手動にしたが，本来に設けた吸引口を大型にして吸引流速を緩和するとともは自動開閉式が望ましい．これらの一連の動作に関してに吸引管取り付け口までの流路を長く取って乱れの影響

は，グラブバケットと同等の取り扱い性の良さを取り入を緩和した（Fig 5.11 の上面から見た概念図及び側面かれたいと考えたものである．

ら見た概念図）．

底水の排出についてはダイヤフラムポンプにより行

バケット上面には蓋を設け，波の進入を防止した．まなうが，バケット容量が約 40l に対して，排水ポンプのた，蓋を閉じた状態で底水の吸引ができるように空気抜

流量も約 40l/min となったのでポンプを 1 分間作動させき穴を設けている．

るとバケットが空になる．底水は油回収のためのかき寄

1 号機はバケット本体は浮力材により水面に浮く設計せを行なうにつれて減少していくため，バケットの様子として，適切な喫水を浮力材及び錘により調整するものを見ながら排水に明らかな油分が混じったらバケットをであった．しかしながら，適切な喫水は集油した浮流油

引き上げて貯蔵タンクに油水を排出するという手順としの油層厚さによって決められるものであるため，現場でた．この底水の排出に関する判断はあいまいな部分を多は状況により刻々と変化するものである．堰式スキマー

く残してしまったが，2005 年度当初の計画では次のようではこれを油分の比重を利用して自動的に喫水調整するに仮定していた．

ものや超音波式油膜厚センサにより堰の高さを自動的にかき寄せ動作による油水の導流量は，当初の実測によ上下させる仕組みなどが用いられているが，いずれも油り 3 回でバケット内が満水となったことから，1 回で約層厚さがある程度以上薄くなると制御が難しくなる．

13l の油水が導流されると仮定できる．この油水の余水

2 号機ではバケットを水に浮かないものとした．このを 90%と仮定すると，1 回について 12l の余水を排出すため浮力材を廃止した．これにより本体の外形サイズのれば最も理想的に余水の排出ができる．そのためには約小型化が図られた．ただし，クレーンのオペレーション

18 秒ポンプを作動させればよいことになる．ところが実は状況に応じて吊り下げ高さを調整することとなり，グ際にはかき寄せ動作ごとの油水の導流量は一定でなく，ラブバケットで浮流油を回収する作業時の高さ調整と同オペレーターが浮流油をうまく取り入れようと微妙な喫様の運用となった．しかし，上記の喫水調整により油膜

水調整を行ったり，これを失敗したりするたびに変化す

厚に合わせるといった緻密な作業は要求せず，余水の低ることや，浮流油との遭遇機会を逃さないようにするた

減はもっぱら底水の排水によるものとした．こうした作

めには底水排水を待ちきれないなどの問題があった．こ業について，オペレーターの疲労を考慮すれば改善すべ

れらを総合的に人間が判断して排出調整をすることが作きではあるが，吊り下げ高さの精度を管理することはク

業上支障になったため，かき寄せ時の油水の導流状況をレーン作業の基本動作であることから，通常の海上工事

みてバケット内の水位から適宜かき寄せ動作の間隔を調の作業としてみれば問題はない．Fig 5.12 に装置の概観

整する代わりに，底水の排水は基本的に油分が排水に確を示す．

認されるまで連続で行なうこととした．
(6) かき寄せバケット式スキマー（2 号機）の水槽実
験
かき寄せバケット式スキマーの 2 号機は操作方法および本体構造を大幅に変更したことから，水槽試験の条件についても変更した．

2 号機の水槽試験では，回収油水および油分の計測をより確実にするため，散布油量を 1 号機の実験より増やし，ドラム缶約 1 本分（0.18m3）程度の油水を回収した

Fig 5.12 Improved bucket oil skimmer with rake model ( II )らその重量を計測し，静置後，底の余水を排出して油分d)の重量を計測した．また，実験ケースを増やして，波高

油水の排出方法及びオペレーションの変更- 44 -

の影響と周期（波長）の影響についてより詳細にデータ

油回収率が約 321kg/h ，エマルジョン化油の場合に油回を取った．水槽にオイルブーム（オイルフェンス）を張

収効率が約 55%，油回収率が約 291kg/h であった．

り，0.2 knt の微弱な流れで散布油が上流に拡散しないよ

Table 5.7 Results of tank test of the bucket oil skimmer with

うに維持した．実験は散布した油をほぼ回収し終えたと

rake model ( II )3

ころ，あるいは回収した油水の量がおよそ 0.18m に達し

Oil
Oil
Fluid
Time of Recover Recovre
Wave Wave
Recover y Fluid d Oily Recovery Recovery Recovery
Oil condition Height Period
Rate
Rate
y
Weight Phase Efficiency
（m）
(s)
（%）
（kg/h）（kg/h）(min)（kg） Weight
（kg）
0
20
119
92
77
276
357

た時点で終了する．回収した油水はドラム缶に移し替えて，その重量を回収した全体の油水量とする．供試油はC 重油およびそのエマルジョンなので油水の重力分離が

19

125

105

84

332

395

速いため，しばらく静置したのち底部にある余水を排出

0.125

0
1.5

30

120

67

56

134

240

して再度重量を計測し，これを回収した油量とした．比

0.125

1.5

29

138

77

56

159

286

0.2

1.8

46

28

17

61

22

37

った．水槽試験の配置等を Fig 5.13 に示す．また，実験

0.2

1.8

37

77

23

30

37

125

ケースについて Table 5.6 に示す．

0.2

2.6

27

128

88

69

196

284

0.2

3.5

24

140

77

55

193

350

0.2
0
0.125
0.125
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2

3.5

30
19
27
29
24
30
20
29
20
23
20

175
111
140
136
82
154
67
118
86
134
124

100
71
88
91
38
58
45
65
70
90
97

57
64
63
67
46
38
67
55
81
67
78

200
224
196
188
95
116
135
134
210
235
291

350
351
311
281
205
308
201
244
258
350
372

較対象のグラブバケット模型についても同様に実験を行

Wave generator

C Heavy fuel

STORMS
Oil

Slight current

Oil boom

Measure theEmulsified

Storage tankweight

1.5
1.5
1.8
1.8
2.6
2.6
3.5
3.5
4.4

Table 5.8 Results of tank test of the grab bucket model
Oil
Oil
Recovere
Wave Wave Time of Recover Recovered
Oil condition Height Period Recover y Fluid Oily Phase Recovery Recovery d Fluid
Weight Weight（kg） Efficiency
Rate
Rate
y
(s)
（m）
(min)
（kg）
（%）
（kg/h）（kg/h）
0
7
144
41
28
351
1234

Fig 5.13 Arrangements of large tank test
Table 5.6 Parameter of the tank test

0

Case
Wave Height (m)

0

0.125

Wave Length (m)‐3.5

Wave Period (m)C Heavy Fuel Oil
Viscosity (mPa・s)

‐

1.5

0.2

0.3

5 10 15 20 10 15
2

3

4

4

3

C heavy fuel

4

1,300

at 10 (1/s)，10（℃）
Emulsified Oil
Viscosity(mPa・s)

40,000at 10 (1/s)，10（℃）
Water Temperature (℃）

10～11

Emulsified(7) かき寄せバケット式スキマー2 号機の実験結果

12

128

58

45

290

640

0.125

1.5

5

144

35

24

420

1728

0.125

1.5

4

126

24

19

360

1890

0.2

1.8

9

144

72

50

480

960

0.2

1.8

10

165

79

48

474

990

0.2

2.6

8

197

63

32

473

1478

0.2

2.6

7

141

50

35

429

1209

0.2
0.2
0.3
0.3
0
0
0.125
0.125
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2

3.5
3.5
2.6
2.6

7
16
4
11
16
16
10
12
6
5
10
5
11
9

137
127
160
166
142
140
124
155
140
151
198
162
175
136

43
88
58
50
80
75
44
63
29
23
50
32
64
60

31
69
36
30
56
54
35
41
21
15
25
20
37
44

369
330
870
273
300
281
264
315
290
276
300
384
349
400

1174
476
2400
905
533
525
744
775
1400
1812
1188
1944
955
907

1.5
1.5
1.8
1.8
2.6
2.6
3.5
3.5

実海域の波高と波長をおよそ 4 分の 1 に合わせたデー
a)タである波高 0.125m のときのデータでは，かき寄せバ

回収能力の評価

実験の結果を Table 5.7，5.8 に示す．波なしのデーケット式では C 重油の場合に平均で油回収効率が約 56%，タである波高 0m についてみると，かき寄せバケット式

油回収率が約 147kg/h ，エマルジョン化油の場合に油回では C 重油の場合に平均で油回収効率が約 81%，油回収

収効率が 65%，油回収率が 192kg/h であった．これに対率が約 304kg/h ，エマルジョン化油の場合に油回収効率してグラブバケットでは C 重油の場合に平均で油回収効が 64%，油回収率が 224kg/h であった．これに対してグ率が約 22%，油回収率が約 390kg/h，エマルジョン化油

ラブバケットでは C 重油の場合に油回収効率が約 37%，の場合に油回収効率が約 38%，油回収率が約 290kg/h で- 45 -

より不都合な流れが生じる．

あった．
こうした比較からは，波のある通常の作業環境ではグ・エアシリンダの容量が小さく，動作が緩慢になり，

ラブバケットに比べてかき寄せバケット式は回収効率が回収作業に悪影響を与えている．

非常に高いが，油回収率がグラブバケットの 38～67%程

・底開式の油水排出で底蓋の構造により油水が飛散し，度と十分高いとはいえない．しかしながらグラブバケッ

作業性が悪い．

トの場合は膨大な余水が発生することとなるため，回収・グラブバケットに対して一動作あたりの掃海面積が油水を一時的に受け入れる貯蔵タンクの容量が小さい場小さいため回収能力が低い．
このため，3 号機はこれらの点を鑑みつつ，回収能力合や，このタンクから余水を排出するポンプ流量が小さい場合などでは途中で作業を中断する必要がある．

を高めるための改良を施した．

波高と周期・波長の組み合わせを変えたデータからは，かき寄せバケット式スキマーもグラブバケットも同じ波b)

実機の大きさの想定とプロトタイプの縮小率高で周期・波長が長い方が油回収効率が良くなる傾向が

油回収機の改良点は上記を踏まえて以下のとおりである．また油回収率も同様の傾向がみられる．両方式とある．プロトタイプは実機の大きさが理想であるが，水もに波形勾配が大きい場合に油膜表面を狙いにくくなる

槽実験における制約およびコスト縮減のため，縮小モデことから，波長が長い方が回収しやすいものとみられる．

ルとしている．なお，縮小率に関しては 4 分の 1 としているが，油膜厚さなどに関しては粘度の相似をとる事がb)

難しいため，模型実験においても実際と同時状況であり，

プロトタイプへ反映すべき観察結果等

プロトタイプを実機サイズとする場合，かき寄せバケ

このためかき寄せ機構の設計上，実機は幾何学的相似形

ット式スキマーでは 2 号機の構造をとる場合に，かき寄にならない．このため Table 5.9 は実寸法の想定との参せ機構を駆動するエアシリンダがバケット側面に張り出考的な比較とする．なお，Table 5.9 の本体寸法の長さしており，全幅に占める割合が比較的大きい．水槽実験

はバケットの長さである．想定する実機は，掃海幅 2m，の結果，エアシリンダの容量が比較的小さく，動作が緩かき寄せストローク 4m として，プロトモデルは実質的慢になったことが回収作業に悪影響を与えていると考えに 4 分の 1 の縮尺と考える．

られる．

Table 5.9 Dimension of the bucket oil skimmer with rake

底開式の油水排出方式は 1 号機のバケット傾け式の油Ballpark Dimension
Sweep Width Height Length（m）Real Size
2.0
2.0
2.4

水排出方式に比べて作業上の安全性と安定性が確保されたが，底蓋は油水吸引口のあるバケット内の水路を含めて全開とすべきであったこと，および油水が排出される

Tank Capacity(liter)4,000

Model II

0.5

0.5

0.6

63

Model III (Prototype)

0.5

0.5

1.2

125

方向を一方向に絞るガイドとなる側板が必要である．
また，かき寄せる長さがグラブバケットは 1.25m，かc)

機構上の改良点

き寄せバケット式スキマーが 0.5m で，掃海幅が同じで機構の改良は以下の点について行った．

も掃海面積が一動作あたりグラブバケットの 5 分の 2 と・エアシリンダ及びスライダーを取り付ける構造材はなっていることから，掃海速度が小さくなってしまう．

油回収作業の邪魔にならないように小型化するとともに，プロトタイプ及び実機においては，この点を考慮して設

不 要 な 部 分 は 肉 抜 き を し て 伴 流 の 発 生 を 防 ぐ （ Fig

計することが必要である．

5.14(a), (b)に見える側面の部材）．
・(8) かき寄せバケット式スキマーのプロトタイプ（3駆動用エアシリンダの容量を大きくし，動作が緩慢になることを防ぐ．

号機）の製作・

かき寄せレーキのストロークを 2 号機の 2 倍の 1.0mとする

a)

課題のまとめ・

かき寄せバケット式油回収機模型（2 号機）の課題は，

底蓋はポンプ吸引口を取り付ける槽底部も含めて開く構造とし，油水の排水方向を 1 方向のみに導く導以下のようであった．

流板を取り付ける．動力による開閉動作とする（Fig・

5.14(C)）．

かき寄せ機構を駆動するエアシリンダの張り出しがこれらの改良を施した縮小プロトタイプモデルを Fig

大きく，掃海幅の割に全幅が大きい．
・

側面の駆動機構取り付け構造材が板状のため，波に5.16 に示す．

- 46 -

(a) The state of retracting the rake(b) The state of extending the rake(c) The state of opening the bottom hatch(d) The state of opening the inlet hatch

Fig 5.14 The bucket oil skimmer with rake down scale model ( III )
いては，性能を推算する場合の縮尺と水槽実験における(9) 実験結果

相似比は異なっており，波に対する条件の波高について
a)は，縮小プロトタイプモデルの高さの寸法が実機の 4 分

実験条件

実験は 2005 年度に行った 2 号機と同条件として，手の 1 であることから 4 分の 1，波長については縮小プロ

順も同様とし行った．ただし，グラブバケット模型の実

トタイプモデルのバケットの長さの寸法が実機の 2 分の験は行わず，2005 年度のデータと比較した．

1 なので 2 分の 1 としている．

油回収機のオペレーションは，クレーン操作に 1 名，水槽水の水温は実験期間中ほぼ 10 ℃～ 11 ℃に保たれ油回収機の制御盤のオペレーションに 1 名，排水ポンプていた．使用した供試油は 10℃の粘度を計測すると，C3

3

1 名の 3 名で行った．油の散布量は 0.16m から 0.18m

重油はずり速度 10(1/s)において約 3,800mPa・s であった．

程度で，水槽内の流速が約 0.2knt と 2005 年度と同様なC 重油は実験中に波により若干エマルジョン化し，試験

ので，油膜厚さも同条件である．油の分布状況から見て，終了時には約 9,000mPa・s まで粘度が高くなっていた．

2

拡散面積は 8m 程度とみられることから，油膜厚さはエマルジョン化油は同様に 10℃，ずり速度 10(1/s)におい

2cm 程度と推定される．散布した供試油は，C 重油と Cて約 40000mPa・s であった．エマルジョン化油の粘度は重油に約同量の水をエマルジョン化させたエマルジョン

実験終了時にもずり速度 10（1/s）において同様であった．

化油である．

ただし，ずり速度 1（1/s）の場合で比較すると，当初約145,000mPa・s だったものが実験終了時に約 41,000mPa・

実験ケースの波と周期の組み合わせは Table 5.10 のとおり実現場の 4 分の 1 を仮定し，2005 年度の実験を踏

s に下がっていた．

まえ，実現場での性能の比較のために必要な数に絞ってな お ， 2005 年 度 の 実 験 で は ， C 重 油 の 粘 度 は 約いる．なお，2006 年度版の縮小プロトタイプモデルにつ1,300mPa・s（ずり速度 10（1/ｓ））程度で 2006 年度より

- 47 -

も低かった．また，エマルジョン化油は同様に約 40,000

mPa・s（ずり速度 10（1/s））で行われた．したがって 2006
年度は C 重油の粘度が 2005 年度の実験に比べ高粘度であった．これらを Table 5.11 にまとめて示す．また，実験の状況を Fig 5.15～5.18 に示す．
Table 5.10 Test Case
Tank Basin
Equivalent to the coast
Wave Height Wave Length Wave Period Wave Height Wave Length
(m)
0

(m)
－

(s)
－

(m)
－

(m)
－

0.125

3.5

1.5

0.5

7

0.2

10

2.6

0.8

20

Fig 5.17 Recovery action (Raking, the hatch opens, the fluid

flows into the tank)

Table 5.11 Parameter of the tank test

Wave Height (m)

0

Case
0.125

Wave Length (m)Wave Period (m)C Heavy Fuel Oil
Viscosity (mPa・s)
at 10 (1/s)，10(℃)
Emulsified Oil Viscosity(mPa・s)at 10 (1/s)，10(℃)
Water Temperature (℃)

‐
‐

3.5
1.5

0.2
10
2.6

1,300 (Grab Bucket)
3,800 (Skimmer Developed)
40,000 (both Grab Bucket andSkimmer Developed)
10～11

Fig 5.18 Test oil (emulsified)b)

データ解析結果と考察かき寄せバケット式スキマー縮小プロトタイプモデ
ルによる水槽実験結果を Table 5.12 に示す．また，Table
5.13 に 2005 年度に行ったグラブバケット模型によるデータを抜粋し再掲する．
Table 5.12 Results of the tank test of the bucket oil skimmer

with rake down scale model ( III )Fig 5.15 Preparation of the tank test (feeding the oil)

Oil
Recovery Recovere
Oil Recovere
Wave Wave Time ofd Oily Recovery Recover d Fluid
Fluid
Oil
Height Period Recovery
Phase Efficienc y Rate
WeightRate
condition
(m)
(s)
(min)
(kg)
(kg)
(%)
(kg/h) (kg/h)

C heavy fuelEmulsified

Fig 5.16 Hang the skimmer on the oil slick- 48 -

0

-

14

151

101

66

432

647

0

-

17

170

156

91

550

600

0.125

1.5

22

131

68

51

185

357

0.125

1.5

20

195

111

56

333

585

0.2

2.6

13

114

85

74

392

526

0.2

2.6

11

121

86

71

469

660

0

-

25

166

125

75

300

398

0.125

1.5

18

122

96

78

320

406

0.125

1.5

13

99

80

80

369

456

0.2

2.6

14

123

72

58

308

527

Table 5.13 Results of the tank test of grab bucket modelの時間当たり回収油水量がかき寄せバケット式スキマー(extract from Table 5.8)に対してグラブバケットが顕著に多いことがわかる．

Recovery Recovered
Oil Recovery
Fluid
Oily Phase
Efficiency
WeightWeight

(s)

(min)

（kg）

（kg）

0

-

7

144

0

-

12

0.125

1.5

0.125
0.125
0.2
0

Wave HeightOilcondition(m)

C heavy
fuel

Emulsifi
ed

Oil
RecoveryRate

Recovered
Fluid Rate(%)

（kg/h）（kg/h）

41

28

351

1234

128

58

45

290

640

5

144

35

24

420

1728

1.5

4

126

24

19

360

1890

2.6

8

197

63

32

473

1478

2.6

7

141

50

35

429

1209

-

16

142

80

56

300

533

100
90

Oil Recovery Efficiency（％）

Wave
PeriodTime of
Recover
y

80
70
60
50
40
30
Skimmer Developed/Heavy Fuel Oil
Skimmer Developed/Emulsion
Grab Bucket/Heavy Fuel Oil
Grab Bucket/Emulsion

20

0

-

16

140

75

54

281

525

10

0.125

1.5

10

124

44

35

264

744

0

0.125

1.5

12

155

63

41

315

775

0.2

2.6

10

198

50

25

300

1188

0.2

2.6

5

162

32

20

384

1944

0

0.025

0.05

0.075

0.1
0.125
Wave Height（ｍ）

0.15

0.175

0.2

Fig 5.20 Comparison of the Oil Recovery Efficiency①

油回収率，油回収効率・時間あたり回収油水量の比

2000

較

Developed Skimmer / Heavy Fuel Oil
Developed Oil Skimmer / Emulsion
Grab Bucket / Heavy Fuel Oil
Grab Bucket / Emulsion

Recovered Fluid Rate（ｋｇ/ｈ）

1800

Table 5.12，5.13 の比較から，かき寄せバケット式ス
キマーは比較的粘度の低い C 重油，非常に粘度の高いエマルジョン化油の双方ともに，ほぼ同じ大きさのグラブ
バケット模型と油回収率は同等で，かつ，油回収効率が

1600
1400
1200
1000
800
600
400

良いことがわかる．平均で比較すると，時間当たりに換

2000

算した油回収率は同等の 366 kg/h，油回収効率は約 2 倍

0の 70%となっており，総合的に見て，グラブバケットよ

0.025

0.05

0.075
0.1
0.125
Wave Height（m）

0.15

0.175

0.2

りも成績が良い．
Fig 5.21 Comparison of the Recovered Fluid Rate②

波浪下の比較
Fig 5.19～5.21 に波高ごとの比較を示す．

③

実機の性能の推算

Fig 5.19 を見ると，波高によるばらつきはグラブバケ

実機では掃海面積が双方とも 16 倍となり，油膜厚さットの方が小さい．また，グラブバケットはエマルジョは相似比を取らないので，水槽実験と同じと仮定すると，ン化油よりもＣ重油の方が各波高において油回収効率が動作速度のファクターを無視すれば，性能は模型実験の高い傾向が見えるが，かき寄せバケット式スキマーは明16 倍と考えられ，Table 5.14 のように推算できる．ただ確ではない．

し，Table 5.14 の値は波高の影響を無視して平均している．

Oil Recovery Rate（ｋｇ/ｈ）

600

本推算によれば，かき寄せバケット式スキマーの油回500

収率は約 5.9t/h，油回収効率は約 70%である．グラブバ

400

ケットの油回収率は約 5.7t/h，油回収効率は約 34%であ300

る．これらの数値を比較すれば，かき寄せバケット式ス
200

キマーならば 1 日 6 時間の稼動で約 35t（ドラム缶約 176

Skimmer Developed/Heavy Fuel Oil
Skimmer Developed/ Emulsion
Grab Bucket / heavy Fuel Oil
Grab Bucket / Emulsion

100
0
0

0.025

0.05

0.075
0.1
0.125
Wave Height (m）本分）の油が回収でき，準備すべき貯油タンク容量は約
0.15

0.175

50t（ドラム缶約 251 本分）である．これに対してグラブ

0.2

バケットの場合，1 日 6 時間の稼動で約 34t（ドラム缶約171 本分）の油が回収できるが，準備すべき貯油タンク
Fig 5.19 Comparison of the Oil Recovery Rate

は約 99ｔ（ドラム缶約 497 本分）もの容量になる．

Fig 5.20 を見ると，各波高においてかき寄せバケット

これらから，開発したかき寄せバケット式スキマーは式スキマーの油回収効率がグラブバケットより優れていグラブバケットと同等の油回収率で，かつ，余水が半分ることが明かである．Fig 5.21 を見ると，波がある場合の量に抑えられる高い油回収効率を持ったものとなり，- 49 -

当初の開発目標の能力を達成した．また，油の粘度の影

り，他の形式ではこうした範囲で機能するものは少ない

響も少ないといえる．

ことがわかる．また，ゴミに強く，油回収率，油回収効Table 5.14 Estimation of the capacity about oil recovery in率で同程度以上の能力を持つことがわかる．このため，real size oil skimmer and the grab bucket

かき寄せバケット式スキマーはゴミや波の影響も含めてCapacity

Model (1/4 scale)Type
Oil Type

577
446

324

73

7131

5188

73

523

366

70

8361

5853

70

C Heavy Fuel Oil

1160

410

35

18560

6553

35

④

68

9236

Oil
Oil
Recovery Recovery
Rate
Efficiency
kg/h%

Bucket Oil C Heavy Fuel Oil
Skimmer
Emulsified
with Rake Average
Grab
Bucket394

運用性が他の回収機に比べて高く，油回収効率が比較的Real size

Fluid
Oil
Oil
Fluid
Recovery Recovery Recovery Recovery
Rate
Rate
Efficiency Rate
kg/h
kg/h
%
kg/h

6296

高く，油回収率は機器の大きさに対して通常の能力を持
つといえよう．

68

Emulsified

903

301

33

14444

4821

33

Average

1035

355

34

16560

5687

34

5.4

集油装置の開発(1) 自動展張式オイルブームのコンセプト

他の形式の油回収機との比較

a)

台船に簡単に取り付けられる集油ブーム

Table 5.15 に他の形式の油回収機との比較を示す．表

海洋工事においては若干のオイルブームを準備する

は文献 27),36)から作成したものである．対象油の粘度は，ことが多いが，これは作業船等からの油漏れを防ぐため

low を数百 mPa・s 程度以下，med.を 2,000mPa・s 程度のコンテインメントブームである．これに対して，油回の重油，high を 20,000mPa・s 程度の C 重油およびエマ

収作業においては，他方から侵入する油を防御し，浮流

ルジョン化油，very high をそれ以上の高粘度なエマルジ

油を集め回収しやすくするオイルブームが必要となる．

ョンとして判断した．油回収率は，大形船舶で使用する

USCG（米国沿岸警備隊）が準備しているアウトリガ

ことにより，大形化及びポンプ能力を拡張でき，数百ータイプの集油装置（Fig 5.22，USCG インターネット

3m /h 以上の能力が発揮されるものを high とした．油回収

ホームページより引用）に対して本研究開発においては効率は high を 90%以上，med.を 70%程度，low は 50%よ曳航ブイ式を基本としたシステムを開発する．アウトリ

り少ないものとして表記した．波による影響で大きく油ガータイプは取り付けられる船舶の形状に若干の制限が回収効率が下がるものは静水面で高いものでも low としあるが，本方式の場合はワイヤロープを取り付けるだけた．

であるためこの制限がより少ないと考えられる．また，Table 5.15 Estimation of the capacity about oil recovery in

後述するジェット水による浮流油の導流延長効果によりreal size oil skimmer and the grab bucket

実際のオイルブーム長さに比べて集油範囲を広く取れる．

Skimmer type

Oil Type(viscosity)

Oil
Oil
Effect Effect
Need of
Recovery Recovery ofoftraining
Rate
Efficiency Debris Wave

1.Wierlow
2.Fixedlow-med.
submersion plane
3.Suction
low-high

high

low

high

high

yes

high

low

high

med.

simple

high

low

high

high

yes

4.Cylonelow-high

high

low

high

high

yes

5.Rope mop

med.-high

med.

med.

low

med.

simple6.Drumlow-high

med.

high

med.

med.

simple7.Disk

med.

med.

high

high

med.

simple8.Belt, brush

med.-very high med.

med.

med.

med.

yes

9.Grab bucket

med.-very high med.

low

low

med.

no

10.Complex

low.-very high vary

vary

med.

vary

yes

11.Bucket oilskimmer with the med.-very high med.
rake

med.

low

med.

no

Fig 5.22 Collecting boom (outrigger type ; USCG )一般的に油回収機は程度の差はあるが，使用するための訓練が必要である．開発した油回収機は運用試験で検証したとおり，訓練が必要ないと考えられる．また，想b)

定する対象油は主に重油以上の粘度の油であるため，粘本体は自動展張ブイ，オイルブーム，ジェット水噴射

度の範囲は 2,000mPa・s 程度以上の広範囲であるが，水装置，展張用ワイヤロープで構成されている．自動展張槽試験での検証と構造上から十分その範囲を満たしておブイを先頭にしてブイの後部にオイルブームが連結され- 50 -

基本的な構成ている．その末尾は船舶に取り付けられる．自動展張ブ

側の間に水面流が自由に出入りできない境界面を形成す

イ上にジェット水噴射装置が取り付けられ，自動展張ブると考えられる．このため，オイルブームと同様に海面

イの前方に向かってジェット水を噴射し，浮流油を導流を仕切る壁の効果を得られると考えられる．

する．自動展張ブイは斜め前方と真横にワイヤロープが張られ，主に斜め前方のワイヤロープにより位置の制御

d)を行う（Fig 5.23）．

模型は，連結するオイルブームを A 型とし，実機ではWater Jet

模型の製作

C 型以上とする．A 型と C 型の実際の寸法差は水面下のRudder Force to Outside

スカート部で A 型が 30cm 以上に対して C 型は 70cm で，Current Rip

寸法の縮尺は 3/7 である．オイルブームの展張形状はブーム材の弾性等に影響されると考えられるが，水流から

Oil Boom (A type)
Current

受ける力はスカート部の挙動を支配すると考えられるので，これを代表値とした．なお，オイルブームの規格はWire Rope

Anchor

Water Pump
(High
Pressure)

Water
Hose

Table 5.16 のとおりである．

Wire Rope

Anchor

実機のオイルブームの開口部を約 8m，オイルブーム
全長を約 20m，GAP RATIO 0.4 程度とすると，C 型のオ

Crane Barge

イルブームでは相対流速が 1knt で，Fig 5.24 から発生

Fig 5.23 Diagram of the Buoy System to Deploy Oil Boom

する引っ張り力は 350 ポンド，160kgf 程度である．なお，

Automatically

GAP RATIO とはオイルブームを展張したときの開口部の幅をオイルブームの長さで除したものである．模型でc)

はこれらを約 7 分の 3 に縮小し，開口幅約 3.5m～4m，各部の役割

オイルブーム全長約 10m（完全に水没しない部分を含む）①とした．引っ張り力は両端合計で 1knt では約 50～80kgf

自動展張ブイ
自動展張ブイは推進動力を持たないで，その場の潮流になる . 自動展張ブイの役目はこのオイルブームを船舶

あるいは船速による相対流速で流されるものである．固から遠ざかる向きに引っ張ることとジェット水噴射装置

定舵をブイ下面に備え，これにより船舶から遠ざかる向を搭載することである．オイルブームを船舶側に引き戻

きに流れる．このため，船の前方から後方に流されるこす力は自動展張ブイを斜めに引っ張るワイヤロープの分とを防止するワイヤを張る．舷側から離れる向きに常に力として発生するのでこれに釣合うような力を発生でき流れることによって連結されたオイルブームが展張されるように自動展張ブイおよび舵を大概設計した．

る．

これらから，模型の各部の主な仕様は次の通りである．
Fig 5.25 にその概要を示す．

②

オイルブーム
浮流油を集め，回収しやすいように油膜厚さを大きく・

オイルブーム：A 型，全長 10m

・

自動展張ブイ：固定舵の中心線に対する最大角度を30 度として，これに 1knt（0.5m/s）の流速が作用すする効果を持つ．

ると，③

0.5m/s×0.4m×1.0m×sin30

ジェット水噴射装置

×cos30×1t/m3＝0.087t/s＞80kg/s である．

ジェット水を曳航ブイ上から前方海面上に噴射し，浮流油をオイルブーム内に導流する．これにより実効上の・ジェット水噴射装置：ノズル 5 連式，高圧水ポンプ．
Table 5.16 Standard of Oil Boom in Japan

オイルブーム長さは最大でジェット水の着水面まで延長
される．

Type

Minimum height Minimum length
on water surface under water surface
20 cm
30 cm

ジェット水による集油装置は，国土交通省中部地方整A

備局が平成 18 年度から旧清龍丸に替えて運航している

B

30 cm

40 cm

ドラグサクション兼油回収船｢清龍丸｣に世界で初めて搭

C

45 cm

60-70 cm *載されたものである 37)．ジェット水をある線上に噴射すD

60-80 cm *80-100 cm *ることで海面に流れ，水頭差，乱れを持つ水面が形成さ*Only A and B type are standardized in the law, C and D areれる．この水面は，ジェット水が着水した線の内側と外

generally products data.

- 51 -

通常回収時最低流速 0.5knt（0.25m/s）
対象油：大型船の燃料油である C 重油及びエマルジ・ョン
実験ケースとしては，模型の縮尺が 3/7 程度になるこ

3000とから，ブイの安定性に影響する波高は 2 分の 1 とし，造波機の能力から以下の条件とした．
最大波高：0.5m，周期 2 秒（造波機の能力限界から）

・

2000

・

通常時波高：0.25m，波長 6m，周期 2 秒

・

流速：0.5～2.0knt (0.25m/s～1.0m/s)

・

計測項目：曳航体前方張力 F，側方張力 S，オイル
ブーム末端張力 R（Fig 5.26 参照）および挙動を動画で記録．

1.0 ノット
knt

F

GAP RATIO = BARRIER GAP OPENING ／ BARRIER
LENGTH
Reference ;“World Catalog of Oil Spill Response Products
sixth edition” BOOMS 1-13 DRAG FORCE ON OPEN

R

WATERBOOMS

S

Fig 5.24 Drag force on open water booms

Fig 5.26 Measurement of the rope tension
b)

水槽実験

Fig 5.25 Illustration of the Buoy System to Deploy Oil

実験の目的は，自動展張ブイが安定的にオイルブーム

Boom Automatically model ( I )を船側から遠ざかる方向へ曳航すること，自動展張ブイ
本体の安定性，ジェット水の浮流油導流効果を観察する(2) 模型（1 号機）による水槽実験

39)

ことにある．このため，若干の試行錯誤の後，安定な状況でこれらの集油機構を支持するロープの張力を計測しa)

た（Fig 5.28）．

実験条件の設定

水槽実験は，当所の油回収実海域再現水槽（STORMS）

自動展張ブイは流速が低い状態ではオイルブームので C 重油を用いて行った．回収作業時の現地状況を再現

影響を受けて不安定であるが，ある程度の流速が与えらするために，以下の条件を設定した．

れると安定する．しかしながら，舵角度（Fig 5.27）が現地の回収条件は以下のとおり．

大きいと流速が上がるにつれて船舶側に傾き転覆の恐れ

・

最大波高：作業限界

H＝1mが出た．このため，流速が早い状況では舵角度を浅めに・

通常時波高：0.1～0.5m（波長は波高 0.5m で 13m 程

とってワイヤロープ張力の計測を行った．なお，波に対度）

しては自動展張ブイの安定性が損なわれることはなかっ

船速（相対流速）：た．ワイヤロープの張力は波の影響が大きく，最大時に回収時最大：2knt（1m/s）

測定器の限界 50kgf を越えた．

・- 52 -

Table 5.17 Results of tank test of the buoy system model(I)
Rudderangle(degree)20

Rudder Angle
Fig 5.27 Rudder and setting angle

105

Fig 5.28 Tow the oil boom to outside
c)

実験結果

Wave height (m)Current (knt) 0.5
Wave period (s)velocity (m/s) 0.25
Water jet pump (kHz)
2.8
F
1.5
S
2.1
R
4.9
F+R
20.4
F
0.25
3.5
S
2
8
R
28.4
F+R
6.5
F
1
S
3
R
30
9.5
F+R
11
F
1
S
3
R
60
14
F+R
F
S
R
F+R
F
0.25
S
2
R
F+R
F
0.25
S
2
R
F+R
F
0.25
S
2
R
30
F+R
F
0.25
S
2
R
60
F+R
F
0.25
S
2
R
30
F+R
F
0.5
S
2
R
30
F+R

1

1.5

2

0.5

0.75

1

16.7
10.5
6.2
22.9
32.5
16.5
6.8
39.3
16
9.2
4.5
20.5
18
7.5
9
27

25.3
10.5
12.5
37.8

26
15.5
13
39
33
22.5
15
48
35
25.5
15
50
28
20
15.5
43.5
32.5
21.5
16.5
49
45
15
20.5
65.5
50
21
35
85

実験結果は Table 5.17 に示す．曳航体がオイルブー
ムを曳航する挙動（Fig 5.28）に関しては，流速が 0.5knt
では舵（Fig 5.29）を 20 度にした状態でも横方向の張力が 1～1.5kgf 程度であり，あまり強力な曳航力が得られていない．波のある状況では若干張力が増加するがこれは波による周期的なものであり，計測は最大値を読み取っているので曳航に対する安定性には寄与していない．
流速が 1knt を越えると横方向の張力は大きくなり，舵の角度 20 度では曳航体のローリングが大きくなる．

1.5knt 時と 1knt 時の横方向の張力が同じ程度で，1.5knt
ではローリングが大きくなりすぎ，転覆の心配が出たた
め，舵角度を 1.5knt では 10 度に設定しなおした．

Fig 5.29 Fixed rudder plate of the buoy

流速 1.5knt においては舵を 10 度に設定したものを見

流速が 2knt での実験は本模型のほぼ限界の挙動を示し

ると横方向張力が 15kgf ほど生じており，1knt 時の挙動

た．舵を 5 度として曳航体のローリングを抑えているが，から見ると舵角度はもう少し小さくても曳航能力の問題

舵にかかる力によりブイ本体は大きく傾いた．舵面積のは生じない．

縮小等の対策が必要である．

- 53 -

波の影響を見ると，曳航体を後方に引っ張る張力に大かった．このため，曳航索にかかる張力は波力の影響をきく表れている．曳航体の受ける波力は大きく，これが考慮したもので設計する必要がある．また，自動展張ブ

張力の最大値を高くしている．波高 25cm の影響は力で 6イの向きによって曳航方向に影響が出ることから，本体～7kgf 程度とみられるが，これは試算値と流速 2knt 時のが流れに対して常に平行になるような工夫が必要である．

張力の合計からも符合している．
ジェット水の効果に関しては，浮流油の導流効果を観b)

ジェット水噴射装置

察したところ，波高 0.25m においてもその効果が十分にジェット水噴射装置についてはその効果を確認する認められた（Fig 5.30）．ジェット水の向きは曳航体中心にとどまったが，適正な仕様を決めるためには，流量と線の延長上前方 3m 程度の間を 5 本のノズルを並べて噴流速について効果の現れる限界値を知る必要がある．ま射している．曳航体の動きにより着水点はかなり変化す

た，噴射する水の流速と流量のどちらがより大きな効果

るが，効果は持続した．この現象について詳細な分析はを担っているか検証する必要がある．その他，給水ホー

行われていないが，観察したところによると，着水点のスの取りまわしは実機においては工夫が必要である．

水表面に大きな乱れが発生しており，水表面の自由な流2004 年度は拡散性の高い C 重油を用いたが，水表面のれを阻害している．また，着水点からは供給された水流乱れが導流効果を生んでいると仮定すると，慣性力が大により，外へ向かう表面の流れができる．こうしたこと

きな油の塊を作りやすい高粘度油に対する効果の確認もが浮流油の流れる方向に影響を与え，導流の効果が表れ必要である．

ていると推測される．
なお，1 号器で使用した A 型のオイルブームでは，c)

曳航するオイルブームの滞油性

1 号器模型に使用した A 型のオイルブームは 1knt 程度

流速 1knt からはほとんど浮流油を保持することができなくなり，後方へ抜け出てしまった．

の流速で滞油性能をほぼ失ってしまった．通常のオイルブームでは 1knt 程度が滞油性の限界であるといわれて
おり 18)，実際の現場ではこの点が最も問題となりやすい．
水中のスカート部の水深を深くし，アンカーチェーンの重量を増すことによって改善すると見られるが，その分浮体も大型化する．なお，滞油性能に関する流速はスカート部に対して直角方向の成分であり，今回提案する方式では GAP RATIO を 0.4 程度としているため，問題となるのはオイルブーム最深部の個所である．
d)

自動展張式オイルブームの自動展張ブイの形式の変更

2 号器として 2005 年度には主に船体のローリングを抑Fig 5.30 Oil gathering by water jet stream

え，十分な展張力を確保するために，船体の形式を変更することとした．ローリングを抑える手法としては，舵(3) 問題点の抽出と改良の効きすぎの抑制をアクティブに行うか，復元力を大きa)

くしてロール角を抑え込んでしまうかの 2 通りがあると自動展張ブイ

考えた．

自動展張ブイの持つオイルブームの展張能力（オイル
ブームを船舶から遠ざける方向に曳航する力）は舵角とアクティブ制御を行うにあたっては，設定を失敗する

流速で調整可能であることがわかったが，流速が遅いとと振動で共振する可能性もあり，また，各種センサの搭展張能力が不足気味であり，また，流速が早いと，舵角

載，駆動力の付加が必要になる可能性もある．このため，を小さくしても自動展張ブイの安定性に問題が起きる．

単純な手法として船体形状の変更による復元力の増大を

このため，舵角だけでは自動展張ブイの安定性を十分に図ることとした．

2 号器は船体を双胴型とするとともに，船体幅を 1 号制御できない．また，流速が変化する場合，舵角を固定器の 0.7m から 1.2m に拡大した．舵は中央の浮力材のなした状態で安定性を得ることは難しい．

い箇所に置いた．双胴部は実機では中央にスライドさせ自動展張ブイは波力の影響をかなり受けることもわ- 54 -

れば十分搬送できる大きさまで縮小できるので取り扱い② 曳航体の支持ロープおよびオイルブームの支性がよい．また，舵（フラップ）面積の増大によりより

持ロープの張力

大きな曳航力を得られるようにした（Fig 5.31）．

③ 曳航体のピッチおよびロール角度①については，画像センサにより自動計測した．画像
センサは曳航体を色と形状により認識し，自動的にその座標を解析，記録するもので，KEYENCE 製高速デジタ

1.20

ル画像センサ CV-3500 による．座標値は画像センサにより撮影された画面内に設定される相対的な数値である．
なお，画像センサに取り込むデータ取得用カメラは水面を真上から撮影できるように水槽上面天井部に取り付け

1 秒間に 2 回（2Hz）のデータ取得である．
0.30

0.60

た（Fig 5.32）．ただし，画像センサは解析速度が遅く，②については，支持ロープに直接張力計を取りつけ，計測した．
Fig 5.31 Illustration of the Buoy System to Deploy Oil③については傾斜計によるデータ計測を行った．デー

Boom Automatically model ( II )タの取得周期を 10Hz とし，210 秒間計測して比較した．
これらの配置を Fig 5.33 に示す．

(4) 水槽実験（2 号機）
a)

実験ケース

1 号器を用いた実験から，固定舵（フラップ）角度を
ある程度大きくしなければ流速が小さい場合に十分な曳航力が得られないため，角度を 1 号器の実験の最大値の20 度に設定し，この状況で流速が速い場合の曳航体の安定性等について計測した．
また，波の影響を見るために，波高を最大 50cm まで設定して実験した．ただし造波機の性能の限界から，周期は 2 秒（波長約 6ｍ）に固定し，波による振動モード

Fig 5.32 Image sensor ( KEYENCE CV-3500) captures

position of the buoyの影響はみなかった．
これらから実験ケースは Table 5.18 のように設定した．
Table 5.18 Test Case
0.25m/s (0.5knt)

Current velocity
Wave height (m)0Wave height (m)

0

0.15

0

0.15

0.4

-

0.25

0.4

傾斜計
clinometer

-

0.25

0.4

-

張力計

tension meter

1.0m/s (2.0knt)

Current velocity
Wave height (m)0.250.75m/s (1.5knt)

Current velocity
Wave height (m)0.15

0.5m/s (1.0knt)

Current velocity

0

0.15

0.25

0.4

0.5

Wave period 2s
水 流 ・波waves, currents
b)

計測項目

計測項目は以下のとおりである．
Fig 5.33 Arrangement of the sensors① 曳航体の水面上の位置座標- 55 -

c)がある．波の影響を受けている波高 0.25m のほうが安定

実験の結果

実験の結果，Fig 5.34 のとおり自動展張ブイの安定性している．また，流速 1.0m/s では不安定な動きが現れるは十分確保されていることが分かった．波高 0cm，流速が，台船（船体）側から離れた位置を維持し続けており，

1.5knt では，Fig 5.34 のとおりピッチングもローリング

流速から十分な曳航力を引き出せていることがわかる．

も低い値に抑えられている．Fig 5.35 の波高 25cm，流実験の観察からは，自動展張ブイの先端部が台船（船速 1.5knt では波によるものとみられるピッチングへの影体）側に向く現象がときおり観察されており，この影響

響がローリングへの影響よりも多く出ているが，値は低で台船（船体）側に向かって自動展張ブイが移動を始めく抑えられており，転覆等の可能性はない．

る．波があると先端部が再び外側に向きなおすため，台Fig 5.36 の波高 40cm，流速 2.0knt では，ピッチング

船（船体）側へ向かう動きが解消される．自動展張ブイ

が傾斜計の計測測定限界を越えたデータもあるが，すぐの先端の向きが台船（船体）側へ向く動きを抑制するたに復帰しており，これも転覆等の心配はない．ローリン

めには，曳航ワイヤの取り付け位置の変更などの改良がグは低い値に抑えられており，たいへんに安定している．

必要である．また，Fig 5.37，5.38 からも明らかな通り，

次に，自動展張ブイがオイルブームを安定して展張で流速が低い場合の展帳力をもう少し強く設定する必要がある．

きるかどうかについて，画像センサによる位置データを
Fig 5.37， 5.38 に示す．流速が 0.75m/s のときが最も安

そのほかに，水槽に自動展張ブイを設置あるいは撤去

定して位置を保っている．しかしながら流速 0.25m/s おする際の玉がけと玉はずしに実験作業員が苦労をしたこ

よび 0.5m/s のときは明らかに周期的に台船（船体）側へとから，これを簡単にできる方法（治具等）を検討する

戻ってくるような動きをしており，これを抑制する必要ことが望ましい．

H : 0ｃｍ，V : 1.5ｋｎｔ
20

ＰＩＴＣＨ (degree)

15
10
5
0
-5
-10
-15
-20

time
H : 0ｃｍ，V : 1.5ｋｎｔ

20

ＲＯＬＬ (degree)

15
10
5
0
-5
-10
-15
-20

time

Fig 5.34 Pitching and rolling behavior of the buoy(wave height : 0cm，current velocity : 0.75 m/s）

- 56 -

H : 25ｃｍ，V : 1.5ｋｎｔ
20

ＲＯＬＬ (degree)

15
10
5
0
-5
-10
-15
-20

time

Fig 5.35 Pitching and rolling behavior of the buoy (wave height : 25cm，current velocity : 0.75 m/s）
H : 40ｃｍ，V : 2.0ｋｎｔ
20

ＰＩＴＣＨ (degree)

15
10
5
0
-5
-10
-15
-20

time

H : 40ｃｍ，V : 2.0ｋｎｔ

20

ＲＯＬＬ (degree)

15
10
5
0
-5
-10
-15
-20

time

Fig 5.36 Pitching and rolling behavior of the buoy (wave height : 40cm，current velocity : 1.0 m/s）
ｘ

H:0m

Barge

0.25m/s

0.5m/s0.75m/s

1.0m/s

1200
1100
1000
900
800
700
600

x

current
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

Time［ｓ］

Fig 5.37 Current velocity and positioning of the buoy from the barge ( wave height 0m）- 57 -

H : 0.25 m

ｘ0.25m/s

1200
1100
1000
900
800
700
600
0

10

20

30

0.5m/s40

50

60

0.75m/s

70

80

90

100

1.0m/s

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

Time［ｓ］

Fig 5.38 Current velocity and positioning of the buoy from the barge ( wave height 0.25m）(5) 自動展張式オイルブーム（2 号機）の課題とプロ

これらを元に翼寸法を算出している．
オイルブームに発生する力 Fo をある定数 K を用いて

トタイプモデルの製作表すこととすると，オイルブームが発生する力 F はオイa)

課題

ルブーム長さとスカート深さに比例するので，2005 年度に提案した自動展張式オイルブーム 2 号器の2 号器本体にかかる力：F02=0.3×10×K＝3K

課題は，以下のようであった．

このときの翼面積 A02：0.3×1.5＝0.45（ m2）・

船体側へ戻ってくるような動きを抑制する工夫が必

縮小プロトタイプは，

要である．

縮小プロトタイプ本体にかかる力：F03=0.4×20K＝8K

流速が低い場合の展張力をもう少し強く設定する必

ここで，翼面積は A03=8K/3K×A02≧8/3

・

したがって，縮小プロトタイプの翼面積 A03 としては，

要がある．
・

プロトタイプモデルとして，クレーンにより水面に0.45×8/3 ＝1.2m2 を確保すればよい．そこで，縮小プロ

設置あるいは撤去する際の玉がけに関して便利な手トタイプでは翼高さ 0.6m，長さ 2.2m とした．

A03＝0.6×2.2＝1.32（m2）＞1.2（m2）法を検討する必要がある．
・

プロトタイプモデルとして，台船への衝突時のショ

また，実機の場合の翼面積を同様に算定すると，実機では C 型オイルブームを曳航するので，スカート深さはックを吸収する部材を追加すべきである．

0.7ｍ，オイルブーム長さを 20m とすると，
b)

実機にかかる力：Fr＝0.7×20K＝14K

改良2006 年度は，プロトタイプモデルとして海上での使用

よって，翼の面積は，を想定した仕様としている．ただし，予算上，模型製作

Ar＝0.45×（14／3）＝2.1（m2）

コストを縮減する必要があり，2 号器の仕様である A 型

から，2.1m2 以上必要となる．

オイルブームより大きな B 型オイルブームを曳航できる

その他の部分の大きさについてはこの翼の寸法か大きさにとどまった．このため縮小プロトタイプと呼ぶ．

ら設定した．また，想定する実機はさらに大型になるた

また，曳航するオイルブームの取り付け点をブイの中

め，トラックの荷台寸法を鑑みて，設定するものである．

心軸から偏らせることで，船側に寄ってくるような不安

Table 5.19 にこれらの外形寸法を示す．
Table 5.19 Dimension of the Buoy System to Deploy Oil

定な動きを防止することとした．
自動展張ブイの本体の形状については，2 号器の双胴Boom Automatically

船形を踏襲し，本体の大きさと翼の面積の算定を行った．

Float
RudderBoomDimension（m）
width height length height length Type, Length
Developed buoy model ( I )0.70 0.30 1.50 0.40 1.00
A, 10mDeveloped buoy model ( II )1.20 0.30 1.50 0.30 1.50
A, 10mPrototype down scale model ( III ) 1.90 0.45 2.20 0.60 2.20
B, 20mEstimated real size buoy
1.90 0.60 2.80 0.80 2.80
C, 20m

特に翼の面積が重要であり，以下にその算定方法を示す．

2 号器では A 型オイルブームなので，スカート深さ
0.3m，水槽実験様なのでオイルブーム長さを 10m とした．
実海域では 20m 程度は必要であると考えられ，2006 年※Skirt depth of booms: A type: 0.3m, B type: 0.4m, C type:

度の縮小プロトタイプでは B 型オイルブームを使用し，0.7m

スカート深さ 0.4m，オイルブーム長さ 20m としている．

その他，海上投入と撤収に玉掛けが便利な吊金具を採- 58 -

用し，取り付けた．また，台船への衝突時の衝撃吸収の標を計測する．Fig 5.44 は実験中の自動展張ブイの状況ため浮きを側面に取り付けた．Fig 5.39，5.40 にその全である．
Table 5.20 Test case of tank test

体を示す．

current velocity (m/s)
wave height (m) 0.25
0 ○0.15 ○
0.25 ○
0.35または0.4 ○

1.00
○

1.50
○

2.00
○

Fig 5.39 Prototype down scale model of the buoy ( III )installed water jet nozzles

Fig 5.41 Change of towing point

Fig 5.40 Back view and the rudder of the prototype down

scale model of the buoy ( III )(6) 2 号機を改良した自動展張式オイルブームの水槽
実験a)

Fig 5.42 View from the position of image sensor camera

実験方法及び実験ケース

over the tank

縮小プロトタイプの自動展張ブイの水槽実験は，2 号器の実験で問題になった，ブイが台船（船体）側に向かって戻ってくる周期的な運動を抑止することを目的としたオイルブーム取付け点の変更による効果を確認することである．したがって，計測は画像センサによる位置の測定のみである．また，実験ケースは Table 5.20 のとおりである．なお，水槽の大きさの制約から，2 号機を改良して実験を行った．
Fig 5.41～5.44 に実験の状況を示す．オイルブームの取り付け位置は Fig 5.41 のように船側から見て沖側の浮体に変更した．2005 年度の実験と同様に画像センサは水槽真上に取り付け（Fig 5.42），Fig 5.43 のようにパタ

Fig 5.43 The monitor shows the image sensor captured theーンマッチングによりブイの重心位置を認識して位置座

buoy- 59 -

ブイの中心線上にオイルブームを取り付けていた 2 号器のデータでは，流速が 0.5knt と 1.0knt において大きな位置の移動が周期的に見られ，安定的なオイルブームの曳航に問題があった．2006 年度のオイルブームの取り付
け位置を海側へずらすことによって，Fig 5.45 に示すよ
うに，周期的な位置の移動が抑制されていることが明らかである．実験中の挙動観察においても同様に安定性が増したことが確認されている．
Fig 5.46 は流速が低い 0.25m/s で波高と安定性の状況を見たものである．2 号器のデータでは，波高が 0ｍの場
Fig 5.44 Tank test of the buoy model (II) changed towing

合，周期的に船側に近づいてくる挙動が大きい．波が大point in STORMS

きくなると挙動が変化し，最も波高が大きい（H＝40cm）
時が最も安定していた．これに対して，Fig 5.47 に示す

b)

オイルブームの取り付け位置を変更した 2006 年度のデデータ解析結果と考察

Fig 5.45～5.46 に画像センサによる挙動の計測結果をータでは，どの波高においても挙動が安定している．

示す．図の縦軸の値は 2005 年度と 2006 年度とでは画像

これらから，オイルブームの取り付け位置の変更によ

センサの取り付け位置によって原点がずれるために，相り，2005 年度に問題となった自動展張ブイの不安定な挙対値である．ただし，絶対量は同等である．

動が解消されたといえる．

Barge

1000

Buoy

Position of the Buoy

900
0.25ｍ/ｓ

800
700
0.5ｍ/ｓ6000.75ｍ/ｓ

500
400

2.0ｍ/ｓ

300
0

50

100

150

200

Ｔｉｍｅ（sec）(wave height 0 cm, current velocity 0.25-2.0m/s)
Fig 5.45 Positioning stability of the buoy model ( II ) changed towing point of the boom

1200

Current velosity 0.25 ｍ/ｓ

Position of the Buoy

1100

1000

900

800

700

H=0cm

H=15cm

H=25cm

H=40cm

600
0

50

100
Time(ｓｅｃ）

150

200

(current velocity : 0.25m/s, wave height 0-40cm）
Fig 5.46 Wave height and positioning stability of the buoy model ( II )- 60 -

1000

Current velocity 0.25 m/s

Position of the Buoy

900
800
700
600
500
H=0cm

H=15cm

H=25cm

H=35cm

400
0

50

100
Time(sec)

150

200

(current velocity : 0.25m/s, wave height 0-35cm）
Fig 5.47 Wave height and positioning stability of the buoy model ( II ) changed towing point
5.5

で行いたかったことから，かき寄せバケット式スキマー

海上での運用試験の縮小プロトタイプを製作した企業の工場を配備拠点に(1) 現地の選定と準備

見立て，被災地をその近傍の港湾に設定した．この結果，

本研究の油回収システムは，全国のクレーン付台船等配備拠点は，岡山県玉野市，現地実験（被災地）として，を緊急時に油回収船として活用するパッケージとなるもナホトカ号重油流出事故の被災地近傍の鳥取県境港を選のである．システム一式を拠点に配備しておき，ある時定した（Fig 5.48）．

間以内にクレーン付台船が待ち受ける岸壁までトラック輸送でき，かつ，海洋工事会社の作業員が簡単な説明書(2) 試験方法

でそのオペレーションを理解し，実施できるものをコン

試験は，境港においてクレーン付台船が待ち受けておセプトとしている．このため，搬送と機器類の組立・撤り，接岸岸壁まで前日に発送した油回収システム（4 ト

去，及びそのオペレーションを含んだ運用試験を行うに

ン車 2 台）が到着したところから各作業にかかる時間のあたって，現地の選定についてはシステムを配備してい計測を始め，海上作業を終えて帰港した時点で終了する．

る拠点と事故が起きてこれを使用することになったクレ

ただし，実際の油回収作業では，資機材が油により汚れーン付台船の接岸している港の 2 箇所を設定する必要がているため，洗浄作業に多くの時間がかかると考えられある．

ることに注意しなければならない．
作業を開始する前に，作業を請け負った工事会社の作業担当者全員（7 名）に対して簡単な説明を行い，その他組立等の説明はプロトタイプの製作メーカーの組立説
明書をみながら適宜行ってもらうようにして，初めての作業でも機材の運用ができることを実証した．また，実Sakai Port

験終了後に作業場の問題点について聴取した．

Tamano(3) 試験の実施
a)

資機材の積み込み及び運送

Fig 5.48 Location of on-site operation test

玉野にて前日の夕刻に油回収資機材の一式をトラッ

本研究においては，トラックによる陸送から実験を開

クに積み込み，境港へ向けて発送した．資機材の量は目始することとした．実海域試験なので，使用する油回収

標どおり 4 トン車 2 台分を下回り，実験では 11 トン車 1

システムは水槽試験を行う前の油が付着していない状態

台に全ての資機材を積み込むことができた．このため，- 61 -

(c)Other

受け入れ先のアクセス路が狭隘な場合は，4 トン車 2 台に分けることで運送できる（Fig 5.49）．積み込んだ資機

Materials

Characteristics counts
Remarks
Plastic tank
Storage tank1
For recovered water
Φ150cm×h90cm
Plastic sheets 3.6×3.6m
5材のリストは Table 5.21 のとおりである．

Nylon rope

φ6mm×20m

1

Nylon rope

φ12mm×10m

1

なお，今回の実験においては，リストにある発電機は積み込んでいない．これは事前にクレーン船（ガットバージ船；第 26 高神，Fig 5.50）が有している発電機の容量が十分であることがわかったためである．また，貯油タンクは本来は大容量の組立式タンクなどが好ましいが，予算の都合で準備できなかった．このため，折りたため
Fig 5.49 The oil recovery system package on the 11 ton class

ずかさばるが，樹脂製の容量約 1.2kl（ドラム缶 6 本分）

truck bedのタンクとしている．

Table 5.21 The list of the oil recovery system package forthe test of operation at site(a)Bucket oil skimmer with rake
Materials
Characteristics
countsRemarks
Main unit
250kg
1
Air drive
Control panel
1
100V，100W
Compressor
1
Capacity 5m3／h，875kg
Air hose 1
Compressor→ Control panel
1
Air hoses 2
Control panel→ Main unit
6
Air hose 3
Compressor→ Diaphragm pump 1
Electric cord
Generator→ Control panel
1
Signal cables
Control panel→ Main unit
4
Slings4
Discharge pump
Diaphragm pump
1
Air drive
Hose joint
Swivel type, One-touch coupler
1
Discharge hose valve
1
Suction hose
30m
1Discharge hose
5m
1
Air hose1
Air connector
1
Flange for pump
1set

Fig 5.50 Kojin 26th, crane vesselb)

情により，ガットバージ船側に台船を固定した）への積
み込みは，クレーン等のないトラックを使用したが，予(b)The Buoy System to Deploy the Oil Boom Automatically
Materials
Buoy
MountsOil Boom

Characteristics
340kg
B type, 20m

Winch
Rope

counts14
1
1

φ10×30m

Submersible Pump
High pressure
Rope
φ6×10mFlange for pump
Water jet nozzles
Bracket for nozzles
Branch pipe
Water hose 1
Submergible pump→ Branch

1
1
1
1
5
5
1
1

Water hoses 2

Branch → Water jet nozzles

Hose band
Control panel
Electric wire 1
Electric wire 1
Generator

1 set
Inverter1
Inverter→ Submersible pump
1
Generator→ Inverter
115

資機材のクレーン付台船への積み込み

資機材のクレーン付台船（運用試験においては，諸事

定通り船のクレーンで行うことができ ,当初の狙い通り ,Remarks

荷物の積み下ろし用のクレーンを別に準備する必要がな

For buoy

かった．境港の岸壁に到着したトラックからの積み込み状況を Fig 5.51 に示す．

Tow the buoy．Weld tothe deck.
Withstand load 1t．forwinch
3-Phase, 200V，2.2kw
For water pump

For water jet hoses
10m
30m．Mount on the oilboom．
3-Phase, 200V

3-Phase, 200V

Fig 5.51 Loading goods on the barge from the truck- 62 -

c)

資機材の組立と設置

組立作業が終了後，離岸し，海上試験を行う現場海域

資機材の組立は，離岸前に行った．これは当方が指示へ向けタグにより曳航して移動した．現場海域に到着後，したものではなく，安全上の問題と岸壁の広いスペース

自動展張ブイを繋ぐウインチを台船甲板上の適当な位置が必要な状況を想定したためである．航行しながらの組に固定した（Fig 5.56～5.58）．

立を現地の作業員が行わない可能性があることを示して
おり , 装置類の組立時間は極力少ないようにしないと出港が遅れることがわかった．
組立については，模型製作メーカーが作成した説明書を見て行った．組立工具はメーカーが同梱したもののほ
かは作業を請け負った工事会社所有のものを用いた．油回収機は結線，ホース類の連結のみの作業で，作業量が少なかったが，自動展張式オイルブームは水ジェットホースをオイルブームに取り付ける作業量が多かった．組
Fig 5.52 Put the buoy on the mounts

立の状況を Fig 5.52～5.55 に示す．

Fig 5.53 Mounting the fixed rudder plateFig 5.54 Fastening the water jet hose to the boom

Fig 5.55 Connecting the wires to the control panel of the oil

Fig 5.56 Departure to the test siteskimmerFig 5.57 Arrival at the test site

Fig 5.58 Fix the winch on the board (winch tows the buoy)- 63 -

d)

油回収システムのオペレーション

当日の天候は曇りで，波がほとんどない状況で，流速自動展張式オイルブームの投入（Fig 5.59，5.60）に測定（Table 5.22，Fig 5.62，5.63）の結果からも潮の当たって，当初は玉はずしと撤収の際の玉がけの作業に流れが全く見られないような穏やかな状況であった．流難航すると考え，専用の玉はずし及び玉がけの治具を用

速は水槽実験での最小の流速 25cm/s を下回っており，自意して資機材に同梱しておいたが，実際の現場では作業

動展張式オイルブームの自動展張はうまく行かなかった．

員が治具に気づかず，船に備え付けの道具等で行ってし流れがある場合の展張状況を確認するために途中からタまった．現場では取扱説明書を全て読んでから作業する

グのスラスタによる水流をかけた．タグのスラスタ付近

わけではなく , わからなくなった時点で拾い読みする傾で約 108cm/s の流速をかけた 1 回目で十分な展張が行え向が見受けられ ,同梱の治具についても ,これを使用せずた．

に問題なく設置できたためと考えられる．

かき寄せバケット式スキマーのオペレーションにつ

自動展張ブイは翼（固定舵）の設置向きを正しく行わ

いては，実海域では油は用いることができないので単純なければならないが，特に問題なく取り付けられた．ジに海水をすくう作業にとどめた．しかしながら，機器のェット水の噴射についても問題なく行うことができた

動作にかかる操作については数回の試行で理解できたと（Fig 5.61）．

見られる．作業状況を Fig 5.64～5.65 に示す．

Table 5.22 Current velocity on site
Measured point
situation
Vx（cm/s）Vy（cm/s）
Vxy（cm/s）

Near the oil boom
deployed ♯1stop the thruster
820
22

Near the thruster of tugboat♯2
running thestop thethruster (2)thruster
120
10
100
10
156
14

running thethruster (1)
40
100
108

Fig 5.60 Deployment of the oil boom automaticallyFig 5.59 Setting of the buoy

Fig 5.61 Water jet
Measured point ♯2

Measured point ♯１
Current bythrusterBarge

Fig 5.62 Measurement of current velocity on site

- 64 -Tug

Fig 5.63 Measure the current velocity（near the thruster）

Fig 5.64 Operation of the Bucket oil skimmer with rakemodel

Fig 5.65 Scoop the seawater and discharge into the storage

Fig 5.66 Putting back the buoytank．Operator is nearest man.

Fig 5.67 Returning to porte)

Fig 5.68 Unloading to the truck bed

撤収作業(4) データ解析結果と考察

撤収作業は実際には油を回収していないので，汚れがなく，非常に簡単にできた．自動展張式オイルブームはa)

作業単位と作業時間

解体においても長くかさばるオイルブームの折りたたみ

Table 5.23 に作業単位ごとに計測した作業時間を示す．

やジェット水のホースの取り外しに若干手間がかかった．

トラックから台船上への荷卸は，船のクレーンを用い油回収機は結線やホース類の取り外しとまとめ作業だけて行ったが，作業時間は 30 分を切り，全く問題がない．

であり，たいへん簡単であった．撤収時に手配したトラ

自動展張式オイルブームの組立は 1 時間 18 分を要しておックは 4 トン車 2 台で，問題なく全部の資機材が積み込り，翼（固定舵）取り付けの順番を理解する時間，部品めた．Fig 5.66～5.68 は撤収時の状況を示す．

や部材の同定に要する時間，オイルブームにジェット水用ホースを固定する時間など，多少手間取る様子が観察- 65 -

された．油回収機の組立は構造的な組立が全くなく，電る．1 日目と 2 日目について得に大きな違いはなかった．

気配線とホース類の結束のみで，わずか 24 分で終わった．

2 日目で油回収機のオペレーション時間が多少長くなっ

資機材の設置は台船を岸壁に接岸したまま行い，トータているのは，海面上の油回収機の位置を 3 箇所移動させ

ルで約 2 時間を要した．

ることを指示したためである．

Table 5.23 Time counts of each work unit

資機材の撤去に関しては，自動展張式オイルブーム及び油回収機の仕舞いを同時並行で行っているため，各々Preparation
Work units
start
end
time
Loadingfrom
9:20 9:48 0:28
trucks to the barge
Building of the
9:50 11:08 1:18
buoy system
Building of the oilskimmer

11:08 11:32

0:24

From depature to
the site

13:00 13:28

0:28

Operation
Fixing the winch
Setting of the buoysystemTrial operation of
the oil skimmer
The oil skimmer
operation (1st)の時間計測が困難だったが，結果的には 1 時間で終了している．もし，実際に油を回収していたら，この時間に資機材の洗浄や回収油水の排送のための時間が加えられると理解しなければならない．
b)

全行程の終了後，作業担当者から意見を聴取した．そFirst day
Second day
start
end taime start
end
time
13:36 13:45 0:09
13:50 14:00

0:10

9:36

9:45

11:35 11:50

0:15

-

-

14:45 14:48

0:03

9:44

9:51

0:07

The oil skimmer
operation (2nd)

14:48 14:51

0:03

9:51

9:57

0:06

The oil skimmer
operation (3rd)14:51 14:54

0:03

9:57 10:03

0:06

Hanging up thebuoy system

14:55 15:03

Removing the materials
Dismantling the buoy system
Dismntling the oil skimmer
Unloading on the trucks

現場作業担当者の意見

0:08 10:26 10:30の結果以下のような意見が抽出された．

0:09

①

自動展張式オイルブームについて

・翼（固定舵）の取り付け方法がブイ浮体の下からなので，たいへん取り付けにくい．

・オイルブームにホースを結びつける作業は面倒なので，インシュロックを使うなど工夫して欲しい．

・翼（固定舵）の角度調整を行うために緩めるねじな
どは浮体上面側でできるようにして欲しい．

・

0:04

玉がけや玉はずしについては，たいていの作業船に備え付けてあるレッコ環を使えば十分できるので，

start
end
time
11:10 12:10 1:00
11:10 12:10 1:00
13:00-

特殊な吊治具は不要．特に今回のシャックルがねじれやすい構造は要改善である．

次にオペレーションについては，まず，自動展張ブイ②

その他を台船と繋ぐためのウインチを固定する作業から始まっ

・

説明書は濡れても大丈夫な材質にして欲しい（当日

たが，台船上にウインチの台座を簡単に溶接することで，は途中から雨が降った）．

わずか 10 分足らずで終了した．工事用台船を用いる利点

これらの意見はおおむね的を射ていることが作業状の一つであると考えられる．

況の観察からも明らかであった．なお，水ジェットのホ

自動展張式オイルブーム全体を海上に浮遊させる作

ースについては，高圧ポンプを自動展張ブイ浮体に内蔵業についても 10 分程度で終了している．油回収機の試運することが改造によって可能であるので，より細い電気

転については，その動作と制御盤のスイッチの関係等を配線のみに改善できることから，より簡単な取り付け方

飲み込むために 15 分ほどかかっている．油回収機のオペ法を考案できるものと考えている．

レーションについては実際に油を回収するわけではない
ことから実感はなく，簡単に海水を掬っただけで終わっc)ている．このため作業時間はたいへん短いこととなった．

今回の海上実験において，運用上の評価ができなかっオペレーション上，油回収機の高さ調整はクレーン船のた項目としては波の影響がある．当日は非常に穏やかなジブの上げ下げで行っていたが，実際の油回収作業とし

天候で，波がほとんどなかった．このため，定常的な波ては大まか過ぎるきらいがあった．実際に油回収作業をの中での作業性についてはほとんど評価できない．ただ行なうと，かき寄せバケット式スキマーは回収状況が見し，航跡波がたびたびあり，この際には自動展張ブイはえ易い方式であるため，ワイヤの巻き上げ巻き下げで行横波を受ける形となり，船側に押し寄せられる挙動が出ったほうがよいことにオペレーターが気づく可能性はあた．したがって，波向きが船に向かう方向で，潮流と異- 66 -

運用の評価

めると以下のとおりである．

なっているような場合には注意が必要である．
現地にトラックが着いて船上での組立が終わるまで 2
時間弱，その後出航して現地海上へ到着すれば，ほとんa)

ど時間をおかずに作業に入れることはたいへん評価でき

かき寄せバケット式スキマーについては，水槽実験にかき寄せバケット式スキマー

ると考える．現地海上での作業は，今回の実験では台船

より，油膜厚さ 2cm 程度の条件で，実機サイズでは 1 時を投錨して完全に固定した上で行ったが，この投錨作業

間に約 5.9 トンの油分が回収でき，（Oil Recovery Rate 5.9

は 10 分弱で行われており，問題ない．このため，トラッt/h）このときの油水中の余水は 30%に抑えられる（ Oil

クの到着から海上での作業までの時間は 2 時間強に海上Recovery Efficiency 70%）ことが推算できた．これは同様

までの移動時間を加えればよい．

にグラブバケット模型実験からの推算値であるそれぞれ

海上でのオペレーションについては，特に問題はない

5.7t/h（Oil Recovery Rate）および余水分 66%（Oil Recoveryと考えるが，自動展張式オイルブームについては潮流が

Efficiency 34%）を上回る成績を示している．また，運用ないような場合に使用できない状況である．ただし，オ試験においても組立やオペレーション上の問題は特にな

イルブーム自体が全く広がらないほどの潮流だったので，かった．

実際の事故現場では浮流油に向かって船が微速で近づい

かき寄せバケット式スキマーの今後の実機による実て補足するような運用が必要である．

用化にあたっての課題として，タンク容量の拡大に伴っ

油回収機に関しては，実際に油を回収する作業上の理て，余水を排水するポンプ能力を増強する必要がある．

解・無理解については油を流さない実海域実験では把握

また，かき寄せレーキのストロークや重量の増大に伴っ不能であった．ただし，水槽実験においては最初の簡単て，駆動系も実験用のエアー駆動から油圧式に変更する

な説明後は，作業員がよく理解して実験を行えている事必要がある．これにより外形サイズの拡大の抑制も図ら実があるため，海上実験で油回収機各部の操作に関してれる．なお，現状はトラック輸送を前提としているためは簡単に習得できていることからも，問題ないと考える．

大型化には限界があるが，台船を用いたシステムである

なお，本研究においては実機のサイズによる運用試験ことから，油回収率はより大きいことが望まれるため，ができなかった．想定する実機は，十分に今回の陸送用

主要港据置型の大型高容量タイプの検討が必要である．

トラックに収まる大きさである．5.3(8)の Table 5.9 のように，かき寄せバケット式スキマーについて想定する

b)

実機本体の外形寸法は 2.0×2.0×2.4m であり，4 トン積

自動展張式オイルブームについては，流速 0.5knt（約自動展張式オイルブーム

みトラック荷台の半分弱を占める大きさである．また，25 cm/s）以上において，その目的である集油ブームとし

自動展張ブイについては，5.4(5)の Table 5.19 のようにて必要な間口を確保し，安定的にオイルブームを展張し想定する実機の外形寸法は 1.9×0.6×2.8m となっており，つづけられることが水槽試験で確認できた．しかしながこれも 4 トントラック荷台の半分強を占める大きさであら，海上での運用試験においては，航跡波による横波のる．したがって，4 トン車 2 台で実機サイズにしても問影響を受けやすかった事実から，横方向の波に対する対

題なく陸送できるコンパクトさを維持できる．

策の必要があることがわかった．また，若干の構造上の実機の製作に当たっては，自動展張式ブイについては，改良で現地組立が簡単になることがわかった．

ジェット水ポンプの内蔵化と組み立てやすい翼（固定舵）

自動展張式オイルブームの今後の実機による実用化

取り付け構造とする必要がある．かき寄せバケット式ス

にあたっての課題として，ジェット水ポンプの内蔵化にキマーについては，縮小プロトタイプでは予算上製作しよるジェット水ホースの取り回しの改善と，組み立てやた模型のサイズに対して効率がよいエア駆動とした．実すい翼（固定舵）取り付け構造とする必要がある．また，機では重量が増えることと外形サイズの拡大を抑制する

横波に対する安定性の向上が必要である．外形サイズにため，重量に適正な駆動力であり，相対的に駆動用シリ

ついてはブイの効率を高め，小型化することが望ましい．

ンダ径をおさえて小型化ができる油圧を採用する必要がある．また，タンク容量の拡大に伴って，余水を排水すc)

るポンプ能力を 4 倍に増強する必要がある．

本研究においては実機サイズのプロトタイプによる運用面運用試験ができなかった．しかしながら，実機では油回
5.6収システム全体の重量が増加することは必然であるが，結語

クレーンの能力には十分な余裕がある．また，想定する本研究により開発した油回収システムの成果をまと- 67 -

実機の大きさは，縮小プロトタイプの設計からみて十分用することは困難であることから，経験の浅い使用者にに 4 トントラックに収まる大きさとできる．このため，

とってもわかりやすく，運用性が高い油回収機のシステ

運用面の問題はおおむね生じないと考えられる．

ムを開発することを目的に行ったものである．

本研究において 2004 年度の研究開発当初から一貫しこのため，第 2 章においては，主に 1997 年に起きたたコンセプトは，全国に 900 隻余りあるクレーン台船をナホトカ号重油流出事故を例に，我が国の油濁防除体制

有効活用するために，4 トントラック 2 台程度に積載しについてその課題を抽出した．その結果，ナホトカ号重て陸送できる油回収システムのパッケージを開発するこ油流出事故での油回収作業は多数のボランティアを含むとである．本研究は最終的に縮小プロトタイプの製作と人海戦術に頼るものとなり，使用機材も油回収資機材でこれを用いた運用試験を行ったところでまとめた．

はない通常の様々な建設用資機材等が活用されて成果を油回収システムを配備する拠点としては，海岸線上の上げたことがわかった．ナホトカ号重油流出事故以降に，適切な港湾等に置き，その港湾から陸上輸送の時間距離

政府は即応体制の強化等を打ち出し，また資機材についを設定することにより多数の港湾についてカバーする方ても大型油回収船を建造するなど充実を図っている．し法が考えられる．また，高速道路が整備されている場合

かしながら，資機材は配備には偏りがあり，全国的に見は時間距離が非常に短いことから，港湾よりも高速道路

れば資機材がほとんどない地域のほうが多い．また，ナの I.C.付近に配備するほうが良い場合もある．たとえば，ホトカ号の積み荷であり，現在では船舶燃料として一般

横浜横須賀道路の佐原 I.C. 付近に配備しておけば，東的である C 重油以上の高粘度油に対応した資機材が少な

北・八戸青森・釜石の青森東 I.C.まで約 10 時間 30 分でいということがわかった．
次に第 3 章においては，油回収システムの課題につい輸送することが可能であり，全国の配備拠点の箇所数を少なくできる．

て，エマルジョン化油の問題，運用における資機材およ

逆に，配備計画は輸送時間よりもトラックの手配時間

び資機材のロジスティクスの問題，運用にあたる人的資の方が長くかかることも予想され，常駐のトラックが確源の問題，大量の回収油水の問題を抽出した．これによ保できなければ，できるだけ全国の随所に配備する必要

りエマルジョン化油は粘度が非常に高いため，対応したが生じ，トラックを常駐あるいは極めて短い時間で確保

資機材が必要であることがわかった．また，資機材を現できれば，高速道路網上の港湾については疎に，主要幹場に搬入・搬出する手段を準備しておかなければ作業が線道路上の港湾については比較的密に配備することとな

できないことから，資機材についても搬入・搬出のためる．いずれにせよ，配備計画等の体制のあり方についての配慮が必要であることがわかった．人的資源としては，は今後の研究課題である．

実際に経験や訓練した者が数少ない油回収作業では専門

今後は油回収システムの実機の製作と実証試験等を家の確保が非常に重要であることがわかった．また，大行って，より完成度を高めていきたい．また，配備およ

量の回収油水が発生することによる貯蔵場所の確保や処び貸し出しを行う体制や仕組みについて行政的な検討が分費用の増大を防ぐために，出来るだけ余水や回収に伴必要である．また，転用の対象となる作業船の検索と依って生じるごみの減量化が重要であることがわかった．

頼を行なうしくみについて研究開発すればさらに緊急時

このため，一般的な油回収機を例に，運用のわかりやすの対応に資するものと考える．

さを中心に評価した．
このように，第 1 章～第 3 章により，解決すべき課題

6. 結論

は，およそ以下の通りであることがわかった．
解決すべき課題

1997 年 1 月に起きたナホトカ号重油流出事故を契機に，①

わが国では多くの油濁対策に関する技術開発等が行われ

C 重油およびそのエマルジョンといった高粘度油に対応すること．

た．本研究も同様にナホトカ号重油流出事故後から継続②

的に行われ，その結果主に浅海域用高濃度油回収システ

現場への搬入・搬出について配慮したものであること．

ムおよび工事用作業船を用いた油回収システムの開発と③

提案を行なうことができた．

回収油水の余水をできるだけ低減した高濃度な油水を回収できること．

本研究は第 1 章の序論で述べたとおり，大規模事故に④

運用性が高く，専門家のスキルを必要としないこと．

おいては油回収作業に従事する専門家や資機材の数量が⑤

ゴミによる作業の問題に対応すること．

不足であり，また，資機材を配備しても訓練をせずに使⑥

我が国の資機材の配備が手薄い地域の油濁防除能- 68 -

きさはトラックにより運搬が可能な大きさとした．

力を高められること．
これらの課題を受けて，第 4 章では，浅海域用高濃度③

回収油水の余水を低減すること

油回収システムの研究を報告した．本機は海洋工事会社

ネットコンベア方式として，海面から油水をすくい等の作業員によるオペレーションを前提として，重機が上げると同時に余水のほとんどが排出される仕組

入り込めない海岸での効率的な油回収作業が可能な装置みとしたため，油回収効率（Oil Recovery Efficiency）

を目標とした．資機材の搬入搬出作業を軽減できる効率

が 80%以上であることが，水槽試験により実証されの良いロジスティクスを重視して，油回収機自体の性能た．

は，余水をほとんど回収しないこと，高粘度油とゴミの④

運用性の高さ問題が無いことをめざした．その結果，油回収率（ Oil

高粘度油により生じる諸問題のうち，目に見えない

Recovery Rate）が 5m3/h（1 日 6 時間運転で 30m3，ドラ

管内で生じる詰まり対策は上述の給水バルブ等のム缶 150 本分），油回収効率（Oil Recovery Efficiency）が設置で自動的に回避される．また，回収口に油が寄80%以上の高濃度な油水の回収ができるシステムとなっってこない現象については，世界的に例を見ないかた．

き寄せレーキを初めて搭載することで解決すると運用面ではスキマー本体とポンプを分離することに共に，ネットコンベア方式とすることで水面の油がより，搬入搬出を各部ごと人力で運搬可能な重量に抑え回収される様子と仕組みが専門家でなくてもすぐることができた．また，油をスキマーのコンベアへかきに理解できる．また，ポンプは建設現場で使用され寄せるかき寄せ機構を開発し，通常のスキマーで生じやるチューブポンプを選択して，海洋工事会社の作業

すく，現場でのスキマー本体の操作等による対策をせざ

員のスキルを発揮しやすいようにした．また，呼びるを得ない，本体の反射波や伴流で浮流油が寄ってこな

水が不要でカラ運転も可能であるため，ボランティ

いという現象を根本的に解決した．コンベア方式を採用

アによる使用でもトラブルが生じにくいと考えら

し，ゴミを振り落とすゴミ格子を採用することにより，れる．

油が回収されていく様子，ゴミに対するフィルタリング

⑤

ゴミの対策

が非常にわかりやすい装置となった．これに対して，高油回収機本体にゴミ除けのスクリーンを設置した

粘度油の回収作業で必ず生じる管路の詰まりは，ポンプ

こと，ホース内径を通過できる固形物は問題がないの負圧の境界値で注水する負圧給水弁により管路内を潤チューブポンプを使用したことでゴミの問題は解滑することで，86 万 mPa・s の高粘度油を吸引側 10m,決したと考えられる．

吐出側 30m の移送が可能であり，これらにより油回収作⑥

油回収資機材の手薄な地域の油濁防除能力の向上

業の専門知識があっても苦慮する詰まりの問題を解決し本機の油回収率（Oil Recovery Rate）は 5m3/h であた．

ることが水槽試験により実証された．本機は 10 人

実海域での運用試験により，人力による搬入，組立，で運用が可能であり，海岸で作業する場合，1 日で設置作業が問題なく行われ，10 人で十分に操作できるシ

人力の 150 人分に相当する能力となっている．このステムであることを実証した．これらを箇条書きでまとため，全国の防災拠点等に多数配備されれば，トラ

めると以下のようになる．

ックによる陸上輸送により迅速な現場対応が可能①

であると考えられる．

②

高粘度油への対応
排送用ポンプはチューブポンプを選択し，高粘度液

このように課題の解決策のひとつは第 4 章の研究によ

体に強い条件を設定した．排送管にわずかな水を自ってなされたが，対象現場は人力を前提とする海岸側か

動的に給水するバルブを先駆けて設け，管の内壁とら近い浅海域であった．油回収作業としてはできるだけ

高粘度油の間に水膜を形成する手法を取り，86 万沖合で早期に開始できることがその後の被害の低減に大mPa・s の高粘度油を吸引側 10m,吐出側 30m の移送きく役立つ．このため，第 5 章では，油回収船を代替すを可能とした．さらに，閉塞時に高圧水を吹き込んることを目標として行った，工事用作業船を用いた油回で管内を洗浄する装置を併置した．

収システムの研究開発について報告した．本研究では，現場への搬入・搬出のしやすさ

クレーン台船上に緊急に設置し，油をクレーン作業に擬

本体からポンプを切り離すことにより軽量化し，喫して回収する油回収機と，僚船が不要な自動展張式ブイ

水を約 20cm と浅くして，人力により設置が可能でを用いた集油ブームを開発した．この二つのアイテムをあることを現地試験で実証した．また，各部材の大主要機材として，実機サイズにしても 4 トントラック 2- 69 -

台で運搬できるコンパクトなシステムとして，緊急配備

粘度は通常の C 重油からエマルジョン化油の広範に対応した．

囲に広げており，C 重油の流出事故の場合は事故直開発した油回収機は，貯油タンクの容量を稼ぐために，後から対応が可能である．自動展張式の集油ブーム

余水を吐出しながら回収するものであり，また，高粘度

は僚船がない場合やまだ現場でオイルブームによ油を排送する方法はバケット式であるため，詰まりやゴる処置がなされていない場合でも油回収作業を開ミの問題とはほとんど無縁である．さらにかき寄せ装置始できる．海上に投入すると流れの下流側に集油さによりバケット内に浮流油を導き入れる方法は，その原れるように自然に展張されるので，流れのない場合

理がすぐに理解できる．さらに対象とする油の粘度の範を除いて集油ブームが自然に展張される状況が油囲に制限が無いため，粘度による使い分けは必要が無い．

回収作業の最も良い態勢となる．

その能力は油回収率（Oil Recovery Rate）5.9t/h，油回収

⑤

ゴミの対策

3

効率（Oil Recovery Efficiency）70%で，通常の容量 4m

油回収機本体の取り入れ口は大きく開き，また貯蔵規模のグラブバケットで回収した場合と油回収率はほぼタンクに排出するときは底板が大きく開く．このた同様で，油回収効率は約 2 倍の値を示した．

め，粗大なごみでなければ全く影響がないと考えられる．

集油ブームは，クレーンにより投入，切り離すことで⑥

流れの下流側にオイルフェンスを自動的に展張できる．

油回収資機材の手薄な地域の油濁防除能力の向上

ただし，流れが弱いと十分に展張できず，横波を受ける

本機の油回収率（Oil Recovery Rate）は 5.9t/h と推と不安定な挙動が出る．しかしながら，僚船を用いず，計できることが大型水槽試験により実証された．容広い幅で集油できる本方式は効率的な運用に資すると考量 4m3 グラブバケットに対してほぼ同様の能力でえられる．これらを箇条書きでまとめると以下のようにある．ナホトカ号重油流出事故時にガット船が活躍なる．

したことから，より大型化し，高容量のグラブバケ①

高粘度油への対応

ットと同様の能力を持つことにより油濁防除能力

本機では油水の排送系には管路もポンプも使用しは向上すると考えられる．

ていない．バケットの底板を貯蔵タンク上で開くことにより排出するため，詰まりは生じない．
②③④

これらの油回収システムの開発を通じて，運用が簡単

現場への搬入・搬出のしやすさ

な油回収システムを構築するために必要な検討項目の確すべての構成部材を 4 トントラック 2 台で搬送でき認ができた．まず，現場で作業する人員のスキルを設定るように設計しており，また，クレーン台船を対象することである．これは，油回収機およびシステムは通としているため，クレーンによる迅速な積み込みが常は使用されない機械であることから，ある程度の機械できることを運用試験で実証した．さらに，組立や類に対するスキルを設定すること，通常は経験しない油

海域での設置作業も迅速に行えることが運用試験

回収のスキルを設定しないこと，が重要である．本論文で実証できた．

の 2 つの例はともに海洋工事会社の作業員のスキルを設

回収油水の余水を低減すること定している．このことで，電気配線，油圧ホース，各種

スキマー本体バケットの下部の余水をポンプによ組立，クレーン作業などが現地で滞りなく実施できた．

り排出しながら回収する方式であり，油回収効率

これに対して，油回収作業のスキルとしても最も基本（Oil Recovery Efficiency）が 70%であることが，水となる油の粘度に関してはできるだけ無視して作業可能

槽試験により実証された．

であるような油回収機とした．浅海域用高濃度油回収シ

運用性の高さステムでは，海岸付近に漂着した油は通常既にエマルジ

海洋工事会社の作業員のスキルを発揮しやすいよョン化しており，粘度が数千～数十万 mPa・s であると

うに ,かき寄せバケット式油回収機はクレーン作業

考えられ，もっぱら高粘度油特有の問題を生じると推定のイメージで油回収ができるように，グラブバケッ

されるため，高粘度側の限界が非常に高い油回収機としトをモデルとして開発した．また，かき寄せレーキて，運用に資することとなっている．また，現場作業員

により油をかき寄せて，バケットの上蓋をあけて流が見るだけで油回収の原理が理解できる方式を採用した

し込む方式は，見てすぐにその原理がわかる．このため，現地の試験では操作を簡単に理解できた．同様に，ため，運用試験において詳細な説明のないまま操作

かき寄せバケット式スキマーは，適用粘度の範囲に限界が可能であることが実証された．また，対象の油のは無く，緊急時に用いる油回収機として適当である．バ- 70 -

ケットにかき寄せるしくみ，詰まりが生じない機構は油本論文においては，浅海域用高濃度油回収システムは回収作業のスキルをほとんど要せずにすむこととなると

約 5.4m3/h，かきよせバケット式スキマーは 5.9m3/h の能考える．また，当初からクレーン台船を対象としている力（油回収率，余水を含まない）を持っている．作業環

ため，現地での重量物の移動などで機動力が高い．

境に恵まれ，日中 8 時間稼働したと仮定すると，前者でこのように，運用が簡単な油回収システムのあり方と43.2m3/day，後者で 47.2m3/day の油を回収できる．ナホ

しては，本研究の場合は，海洋工事会社のスキルで運用

トカ号重油流出事故では約 6,000m3 の C 重油が流出した．

でき，油回収のスキルが要求されないものとすることでエマルジョン化して内部に 60%の海水が分散したと仮定あった．

すると体積は 15,000m3 程度に膨張したと考えられる．ここれらの 2 例のうち，浅海域用高濃度油回収システム

れらの全てが沿岸域に到達し，海岸にすべて漂着した場

は，改造したものが国土交通省近畿地方整備局の「 Dr.

合，論文にあるように 1 人 1 日 0.2m3（ドラム缶 1 本）海洋」の副機として適用された．当初の目的である海岸の回収量が期待できる．ただし，余水分の量が不明なのから人力で進水させて運用するシステムという喫水の浅で仮に 100%として考えても，延べ 75000 人の作業が必い，各部の重量が軽いという部分は適用されないが，そ要である．これに対して，浅海域用高濃度油回収システの動作のわかりやすさ，高粘度油とゴミ対策の性能のよ

ムならば延べ 347 台，延べ 3470 人の人員が必要となる．

さ，本体にポンプを内蔵しないことからくる重量の小さまた，かき寄せバケット式スキマーの場合は延べ 317 台，

さが優れている．

延べ 317 隻のクレーン台船が必要となる．浅海域用高濃工事用作業船を用いた油回収システムは，実機サイズ

度油回収システムは多数用いる小型の油回収機として，での実験や運用試験が行われていないことが今後の課題

現地での実効性を運用性の良さにより高められることかである．本システムを陸上または主要港湾などの防災拠ら，通常の油回収機に対して，緊急時での即応のための点に配備することにより，高速道路近傍であれば全国で運用性が特に優れた油回収機として作業に資すると考え数箇所の配備で半日以内に災害現場近傍の港に停泊するられる．また，かき寄せバケット式スキマーは油圧駆動

クレーン付台船まで達する．こうした防災拠点配備に適にすることで実機ではかき寄せ装置の駆動を速くするこ用することが最も適していると考えられる．今後さらにとでサイクルタイムが短くなれば，より油回数率が向上

実機製作による検証を行いたいと考えている．

すると考えられる．

以上から本研究で導き出された 2 つのシステムを

なお，ナホトカ号重油流出事故においては油回収作業

Table 3.1 に当てはめると，Table 6.1 のようになり，運によって流出した油がすべて回収されたとは考えにくく，用面で重要な項目について十分な性能を持つ他に類例の海中に分散，沈降したものや回収できない箇所に入り込ない油回収システムであることが分かる．

んで残されたものも多いと考えられる．しかしながら，

Table 6.1 Characteristics of the developed skimmer

膨大な量の流出油に対応するためには，大容量の油回収

compared with general skimmer typeシステムの性能の向上が必要になる．本論文に示したか

Skimmer type

Oil Type(viscosity)

1.Wier

low

Need
Oil
Oil
Effect Effectof
Recovery Recovery ofoftraininRate
Efficiency Debris Wave
g
high
low
high high yes

2.Fixed submersion
plane

low-med.

high

low

high

med.

simple

き寄せ装置や余水排除の技術等を大容量の油回収システ
ムに応用することによって，より効率的な油回収システ
ムの開発が可能となると考える．
油濁対策に関する研究開発は，目的が海上，海岸，海底での油回収技術という，たいへん範囲の広いものであ

3.Suction

low-high

high

low

high

high

yes

4.Cylonelow-high

high

low

high

high

yes

り，どの分野についても研究の進歩による貢献度合いは5.Rope mop

med.-high

med.

med.

low

med.

simple6.Drumlow-high

med.

high

med.

med.

simple

大きいと考えられる．現状では回収量全体の 15%程度と7.Disk

med.

med.

high

high

med.

simple

いわれる海上での回収率の低さは大きな課題である．ま8.Belt, brush

med.-very high med.

med.

med.

med.

yes

9.Grab bucket

med.-very high med.

low

low

med.

no

た，ISO においても近年やっと油回収機の評価試験につ10.Complex

low.-very high vary

vary

med.

vary

yes

いて基準ができ始めたところであり，カタログ値につい11.Net conveyor oil
high-very high med.
skimmer with the rake

med.

low

med.

no

ては現在のところ一定の条件下での評価となっていない．

12.Bucket oil
med.-very high med.
skimmer with the rake

med.

low

med.

no

したがって，研究開発の余地は非常に多いと考えられる．
これまで述べたとおり，我が国の油回収体制の技術的The developed skimmers are 11. and 12.

な向上を目指して，緊急時の運用性が高い油回収システ
ムの研究を行ってきたが，実際の配備のために，コスト- 71 -

テーマとして課題解決に取り組んでまいりたい．

面の検討も必要であると考えている．また，今後はさら（2011 年 8 月 12 日受付）に以下に示すような油回収機等の研究開発を行ってまいりたい．
①

岩礁に付着した漂着油の回収システム

謝辞
本稿は著者の博士学位論文の書式を変更し，港湾空港

現状では，高圧水による洗浄が付着生物に必ずしも技術研究所資料として発表するものである．

良い影響を与えないことから，人力によるぬぐい作
業となっている．これを機械化することにより作業

本論文を作成するにあたり，本研究の遂行に際してご者の負担を低減する．
②③④

指導，ご協力をいただいた方々に感謝いたします．

砂浜上に漂着した油を効率よく回収する軽量な回

まず，大阪大学大学院工学研究科教授，加藤直三先生

収システムには本論文をまとめるにあたって，暖かいご指導，ご鞭

現状では重機により海上に押し出し，浮いた油を回撻を賜りました．心より篤く感謝申し上げます．また，収しているが，重機による砂浜への影響が大きいた

同工学研究科教授長谷川和彦先生，戸田保幸先生ならびめ，人力による作業が好まれることがある．砂浜へに出口一郎先生には，本研究について的確で貴重なご指の影響の少ない機械回収方法が必要である．

摘,ご意見をいただきました．

センサにより自動的に油塊近傍に移動して油への本研究において，浅海域用高濃度油回収システムの研遭遇度合いを高める油回収機

究では，平成 10～12 年度にわたり環境庁（当時）から国

我が国では船舶の事故等による中小規模の油濁事

立機関公害防止等試験研究費を受けて行うことができま故は珍しくない．この場合，エマルジョン化した燃した．実海域試験においては，国土交通省北陸地方整備

料油は数十 cm～数 m 程度の間隔で離散的に海上を局新潟港湾空港整備事務所及び新潟技術調査事務所の皆漂流する．したがって，支援船から投げ込まれたス様にご協力いただきました．また，本装置を船舶搭載用

キマー部分が自動的にこれらのそばに移動するこに改造して搭載した Dr.海洋は，2008 年度に土木学会のとで作業効率が向上すると考えられる．また，火災

環境賞（小型の環境整備船に搭載可能な新たな油回収シの危険があるような場合に無人で油回収作業がでステムの開発～油回収の効率化による閉鎖性海域の環境

きる．

保全～）を受賞し，その概要に「ネットコンベア方式の

大容量高効率の油回収システム

油回収機を別途搭載することが可能となり，対応できる

現在，我が国では世界的に例の少ない大型油回収船

流出油の粘度範囲を大幅に拡げることができた」40)と評（浚渫船と兼用）3 隻（白山，海翔丸，清龍丸）に価されました．国土交通省神戸港湾空港技術調査事務所

よる油濁防除体制を持っているが，こうした大型船及び神戸港湾事務所の関係者の皆様に篤く御礼申し上げに搭載する油回収機の効率，運用性の向上が必要で

ます．

ある．

工事用作業船を用いた油回収システムの提案については，環境省から平成 16～18 年度地球環境保全等試験研

また，油回収作業を支援する以下のような技術についても研究してまいりたい．

究費を受けて行うことができました．また，実海域試験①

大規模事故時に海上に投げ込んで，浮流油に自動的におきましては同中国地方整備局境港湾空港整備事務所に追随し，海象データ等の発信をするシステム．こその他多くの関係者のご協力を得られました．ここに謹れについてはすでに研究を開始している．

んで感謝の意を表します．

②

地理的条件や現地の状況に最適な油回収資機材等

本研究を進めるにあたっては，元海上災害防止センタの提案システムーの故月野良久氏には多くのご指導を頂きましたことを

筆者は 1998 年に GIS を用いた油回収資機材の提案シ

感謝いたします．さらに社団法人日本作業船協会及び同ステムの研究を行ったことがあるが，現在格段に向上し協会の辰口雅光氏，株式会社海洋開発技術研究所の城野

たウエブ環境を活用したシステムとして再提案してまい清治社長には油回収機および試験水槽等に関する技術をりたい．

多岐にわたりご教示いただきましたことを感謝いたしま

以上のように多岐にわたる研究となるが，そのどれもす．また，元施工・制御技術部長の白石哲也氏（現四国が油濁防除技術に現実的に不足しているものである．ま

地方整備局次長）および歴代の部長をはじめとする旧施

た個々の技術としてはカギとなる専門性が異なっている

工・制御技術部（旧機械技術部）の皆様には本研究の実ため，多くの研究者と協力することにより複合的な研究

験の実施等，多大なるご協力をいただきました．ここに- 72 -

月，p.33．

深く感謝の意を表する次第であります．
最後に本研究を進めるにあたり，格別のご配慮と叱咤

15) 除宇楽：ヘベイ・スピリット号事故への対応と韓国激励をいただきました小和田亮元理事長ならびに金澤寛が学んだこと，石油連盟，2009 国際ワークショッ

前理事長をはじめとする港湾空港技術研究所の皆様に改プ（第 1 回油濁対策ワークショップ），平成 21 年 3

めて深く感謝申し上げます．

月．

16) WORLD CATALOG of OIL SPILL RESPONSE
PRODUCTS 9TH EDITION, SL Ross Environmental

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港湾空港技術研究所資料

No.1246２０１１．１２

編集兼発行人

独立行政法人港湾空港技術研究所

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行

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独立行政法人港湾空港技術研究所
横 須 賀 市 長 瀬 ３ 丁 目 １ 番 １ 号
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