特許 7427528 油層回収装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】油層回収装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/40 20230101AFI20240129BHJP

【ＦＩ】

C02F1/40 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020092048

(22)【出願日】2020-05-27

(65)【公開番号】P2021186713

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-01-06

(73)【特許権者】

【識別番号】506332605

【氏名又は名称】基礎地盤コンサルタンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【識別番号】100214260

【弁理士】

【氏名又は名称】相羽 昌孝

(74)【代理人】

【氏名又は名称】片寄 武彦

(72)【発明者】

【氏名】打木 弘一

【審査官】片山 真紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０５７２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２６６５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２２３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８１３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１７８２９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１１１８８５９２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ１／２４、４０

Ｂ０１Ｄ１７／００－０２

Ｅ２１Ｂ１／００－４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カゴ部材と、
前記カゴ部材内に収容され、液体を吸引して上方に送液する第１ポンプと、
前記第１ポンプで吸引された液体を通液する第１チューブと、
前記カゴ部材の上方に配され、下端において前記第１チューブと連通する第１容器体と、
前記第１容器体内に収容され、液体を吸引して上方に送液する第２ポンプと、
前記第２ポンプで吸引された液体を通液する第２チューブと、を少なくとも有しており、
前記第１容器体は上端が開口しており、貯留される液体には大気圧がかかり、
前記カゴ部材の下方には、浮力調整フロートが配されることを特徴とする油層回収装置。

【請求項2】

前記第１容器体は外筒と、内筒とを有しており、
前記は外筒と前記内筒との間の第１空間と、
前記内筒内の第２空間と、は前記第１容器体の上方においてのみ連通することを特徴とする請求項１に記載の油層回収装置。

【請求項3】

前記第２ポンプが、前記第２空間に配されることを特徴とする請求項２に記載の油層回収装置。

【請求項4】

前記第１チューブの管路中に逆流防止弁が配されることを特徴とする請求項１に記載の油層回収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のポンプを用いてリレー式で地上の回収タンク６０まで油を汲み上げる油層回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ガソリンスタンド跡地、工場跡地、或いは廃棄物投棄地等を再利用する場合において、ガソリン、燃料油及び機械油などの油類の漏洩によって敷地内外の土壌や地下水が汚染されてしまっていることが問題となってきた。

【0003】

油汚染土壌をそのまま放置すると、土壌に混入している油分が地下水とともに移動し周囲に拡散し、周辺環境に害を及ぼすことが考えられるとともに、雨水等によって土壌中の油分が離脱した場合には、地下水等に混入して周辺地域において水質を汚染する原因ともなる。

【0004】

そこで、このような油汚染土壌においては、油を速やかに回収することが望ましい。油を回収する装置として、発明者は特許文献１（特開２０１９－１８１３６４号公）において、圧縮ナノファイバーが効率よく油を吸着することを利用して、簡便で安価に油を回収する油層回収器を提案した。

【文献】特開２０１９－１８１３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

井戸の孔内の地下水上に形成される数ｃｍ～１０数ｃｍの高さの油層であれば、特許文献１に係る油層回収器によって効率的に油の回収を行うことができるが、孔内に形成される油層が数１０ｃｍ程度の高さとなるような非常に大量の油を回収する場合には、油を吸着させる圧縮ナノファイバーの容量が足りず、特許文献１に係る油層回収器で対応することは実質的に不可能である。

【0006】

そこで、大型の高性能ポンプを用いて、井戸の孔内で地下水上に形成される油層を直接汲み上げる方法が考えられる。しかしながら、高性能ポンプは高価であること、さらに油層のみを回収することが難しく油水として組み上げることから、このような方法では油水の処分コストがかかる、という問題がある。また、高性能ポンプで油層を汲み上げた後、時間の経過（例えば、数ヶ月程度）と共に地中の油が地下水にのって移動し、再び井戸内に油層が形成されるが、地下水は季節ごとに大きく上下することから、このような時間経過毎に、同様の高性能ポンプを設置する深度を変えて、油層の汲み上げ作業を実施しなければならず、人手の面からもコストがかかる、という問題があった。

【0007】

大量の油による油層を、コストを抑制して回収するために、安価なポンプを採用することが考えられるが、そのようなポンプは揚程が低い、という問題があった。

【0008】

以上、本発明の課題は、高価な高性能ポンプを数ヶ月に一度、作業員を伴って利用することによる油層の回収コストを抑制することと、及び、揚程の低い安価なポンプを利用して、油層を回収できるように装置を構成すること、である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記のような課題を解決するために、本発明に係る油層回収装置は、カゴ部材と、前記カゴ部材内に収容され、液体を吸引して上方に送液する第１ポンプと、前記第１ポンプで吸引された液体を通液する第１チューブと、前記カゴ部材の上方に配され、下端において前記第１チューブと連通する第１容器体と、前記第１容器体内に収容され、液体を吸引して上方に送液する第２ポンプと、前記第２ポンプで吸引された液体を通液する第２チューブと、を少なくとも有しており、前記第１容器体は上端が開口しており、貯留される液体には大気圧がかかり、前記カゴ部材の下方には、浮力調整フロートが配されることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る油層回収装置は、前記第１容器体は外筒と、内筒とを有しており、前記は外筒と前記内筒との間の第１空間と、前記内筒内の第２空間と、は前記第１容器体の上方においてのみ連通することを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る油層回収装置は、前記第２ポンプが、前記第２空間に配されることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る油層回収装置は、前記第１チューブの管路中に逆流防止弁が配されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る油層回収装置は、カゴ部材内に収容された第１ポンプで吸引され、上方へと送液された液体が貯留される第１容器体においては、液体には大気圧がかかるようになっている。本発明に係る油層回収装置では、油層の油（液体）をくみ上げる総高さのうち、所定高さ毎に一つのポンプが配されるようになっている。それぞれのポンプは、所定高さ以上の揚程を有していれば、一つ高い容器体に液体を汲み上げることができ、このような本発明に係る油層回収装置によれば、第１ポンプとして揚程が高い高価な高性能ポンプを用いる必要がなくなるとともに、装置を無人で常時稼働させることで、作業員による監視も不要で、油層の回収コストを大幅に低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係る油層回収装置１の模式的断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る油層回収装置１の主要部における模式的断面図である。

【図3】第１容器体５０₁と第２容器体５０₂における液体の流れを説明する図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る油層回収装置１の模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る油層回収装置１の模式的断面図であり、稼働中の油層回収装置１の様子を示したものである。また、図２は本発明の第１実施形態に係る油層回収装置１の主要部における模式的断面図である。

【0017】

図１において、Ｈはボーリング孔であり、本発明に係る油層回収装置１は、このボーリング孔Ｈ内に湧き出た地下水Ｗの上に形成される油層Ｏを地上に回収し、油によって汚染された土壌を改質することを想定している。

【0018】

油層Ｏとしては、数１０ｃｍ程度の高さの規模が想定されている。このような規模の油層Ｏの元となった土壌汚染は、長期間にわたる産業廃棄物の不法投棄などによるところが大きい。このような数１０ｃｍ程度の油層Ｏを、高価な高性能ポンプを使って一度で汲み上げることが考えられるが、このようにして油層Ｏを汲み上げた後、例えば数ヶ月経過後には地下水に乗った油により、ボーリング孔Ｈの上に、再び油層Ｏが形成されていく。従って、数ヶ月経過後に、作業員による油層Ｏの汲み上げ作業を再度実施しなければならない。

【0019】

一方、本発明に係る油層回収装置１では、一度現場に据え付けた後には、基本的に放置をした状態で、油層Ｏの汲み上げを行い、汚染土壌中の油を回収することを想定している。なお、本明細書では、装置が汲み上げる対象が、油である場合もあるし、場合によっては、地下水である場合もあるので、装置が扱う対象をまとめて「液体」と称することがある。

【0020】

本発明に係る油層回収装置１においては、油層Ｏにおける油を直接吸引して回収するのは、カゴ部材２０に収納されている第１ポンプ３０₁がこれを担っている。本明細書においては、第１ポンプ３０₁などの「第１」の序数を有する構成については、サフィクスとして「１」を付することによりこれを表すことがある。

【0021】

本発明に係る油層回収装置１で用いるポンプは、この第１ポンプ３０₁を含めて、揚程がそれほど高くない比較的安価なものを用いるようにしている。本発明は、このようなポンプを複数用いて、リレー式で地上の回収タンク６０まで油を汲み上げることを特徴としている。なお、本発明において、複数用いられるポンプそれぞれを、同規格のものとすることができるが、必ずしもその必要はない。ただし、以下、本明細書では用いるポンプは同規格の共通のものとして説明する。

【0022】

本発明に係る油層回収装置１で用いるポンプは、遠心式の水中ポンプを用いることができる。第１ポンプ３０₁の底部には、下方に突出する突部３３₁が設けられており、これにより本体下に空間が形成されることで、第１ポンプ３０₁の底部に設けられている不図示の開口からの液体の吸引が可能とされている。

【0023】

第１ポンプ３０₁は電源線３５₁から給電を受けることで、第１ポンプ３０₁内における不図示の羽根車が回転し、前記の開口から液体が吸引され、第１ポンプ３０₁本体の上端部に接続されている第１チューブ４０₁からさらに上方へと、吸引した液体を送液する。

【0024】

第１ポンプ３０₁はカゴ部材２０に収納されているが、カゴ部材２０は第１ポンプ３０₁にとってメッシュ状の外囲であるために、編み目を通過できない大きさのゴミなどが第１ポンプ３０₁により吸引されてしまい、第１ポンプ３０₁が故障してしまうことを防止できる。

【0025】

本発明に係る油層回収装置１を運用する際においては、カゴ部材２０に収納されている第１ポンプ３０₁の開口（不図示）の位置が、油層Ｏの中に存在するように、カゴ部材２０の上下方向の位置を調整することが肝要となる。そのために、カゴ部材２０の底部には、浮力調整フロート１０が設けられている。

【0026】

浮力調整フロート１０は、主に容器部１２から構成されており、この容器部１２内に適切な量の水を封入することで浮力を調整し、カゴ部材２０のボーリング孔Ｈでの上下の位置を調整する。容器部１２には、容器部開口１５が設けられており、ここから水の出し入れを行うようになっている。容器部開口１５の周囲には、ねじ部１３が設けられており、このねじ部１３によりねじ込み式蓋体１８に対して、容器部１２が着脱するようになっている。一方、ねじ込み式蓋体１８の上部は、カゴ部材２０に固着されている。

【0027】

浮力調整フロート１０の容器部１２の中に適切な量の水を入れた上で、カゴ部材２０側に固着されているねじ込み式蓋体１８に対して、ねじ部１３で容器部１２を取り付けることで、カゴ部材２０の下部に浮力調整フロート１０を取り付けられる。浮力調整フロート１０の容器部１２に封入する水の量は、例えば、実験的に見いだすことができる。

【0028】

上記のような浮力調整フロート１０で浮力調整されたカゴ部材２０内の第１ポンプ３０₁からは、油層Ｏ中の油が吸引され、第１チューブ４０₁内を送液され、第１容器体５０₁へと導かれる。第１チューブ４０₁は、第１容器体５０₁の底面と連通しており、第１チューブ４０₁で送液された油は、第１容器体５０₁の底面から第１容器体５０₁内に流入する。

【0029】

本発明に係る油層回収装置１においては、特に第１チューブ４０₁としてスパイラルチューブを、また、電源線３５₁としてはスパイラル電線ケーブルを用いることが好ましい。第１チューブ４０₁は、第１容器体５０₁と、カゴ部材２０内の第１ポンプ３０₁とを連結するものであるが、油層Ｏの高さ（厚さ）の変動、或いは季節的な地下水位の上昇や下降によっては、第１容器体５０₁とカゴ部材２０との間の距離が変化する。そこで、特に第１チューブ４０₁は、第１容器体５０₁と、カゴ部材２０との間の距離が長くなったり短じかくなったりしても、その長短を吸収することができるスパイラルチューブを用いることが、また、電源線３５₁は同様の理由でスパイラル電線ケーブルを用いることが好ましい。

【0030】

本実施形態に係る油層回収装置１においては、第１容器体５０₁は、外筒５１₁と、その内側に配される内筒５５₁とからなる二重管構造をなしている。外筒５１₁は、筒状の本体部の下方にこの本体部から延在する外筒底部５２₁を有しており、さらに上方においては本体部から延在する外筒天部５３₁を有している。

【0031】

外筒底部５２₁に対しては、第１チューブ４０₁であるスパイラルチューブの内部空間が連通するように接続されており、第１チューブ４０₁から送液される液体が外筒底部５２₁から第１容器体５０₁に流入するようになっている。

【0032】

また、平面視円形の外筒天部５３₁においては、その略中心部に開口５４₁が設けられており、この開口５４₁には、第１容器体５０₁内に配される第２ポンプ３０₂の上端に接続されている第２チューブ４０₂と電源線３５₂とが挿通されるようになっている。また、このような開口５４₁が外筒天部５３₁に形成されているために、第１容器体５０₁内に貯留される液体には大気圧がかかるようになっている。

【0033】

上記のような外筒５１₁の内側の空間には内筒５５₁が配されている。内筒５５₁は、筒状の本体部の下方にこの本体部から延在する内筒底部５６₁を有しており、上端部は開放されている。内筒底部５６₁の上方には、外周側と内周側とを貫通する複数の貫通孔５７₁が設けられている。内筒底部５６₁には、第１ポンプ３０₁と同様の構造を有する第２ポンプ３０₂が配されている。

【0034】

上記のような構造の第１容器体５０₁において、外筒５１₁と内筒５５₁との間の空間を第１空間Ａ、内筒５５₁の内側の空間を第２空間Ｂと定義する。内筒底部５６₁の上方に複数の貫通孔５７₁が設けられており、第１空間Ａと第２空間Ｂとは第１容器体５０₁の上方において連通している。

【0035】

第２空間Ｂには、第２ポンプ３０₂が配されており、この第２ポンプ３０₂は第２空間Ｂ内の液体を吸引し、第２ポンプ３０₂本体の上端部に接続されている第２チューブ４０₂を介して、第２容器体５０₂へと送液する。

【0036】

第２容器体５０₂も、第１容器体５０₁と同様の二重管構造を有している。第２容器体５０₂の第２空間Ｂ内には第３ポンプ３０₃が配されており、第３ポンプ３０₃で吸引された液体は、第３ポンプ３０₃の上端部に接続されている第３チューブ４０₃から上方の回収タンク６０へと送液される。回収タンク６０は、油層Ｏから汲み上げられた液体（主として油）を貯留しておくものである。

【0037】

本実施形態では、第１容器体５０₁と回収タンク６０との間には、容器体として、一つの第２容器体５０₂が設けられ、油を回収タンク６０へとリレー式で送液する例を示しているが、より深度の深い油層Ｏを回収するために、第１容器体５０₁と回収タンク６０との間により多くの容器体を設けるようにしてもよい。また、油層Ｏの深度が浅い油層の場合は、第２容器体５０₂を省略して、第１容器体５０₁から直接回収タンク６０へと油を輸送するようにしてもよい。

【0038】

第１ポンプ３０₁、第２ポンプ３０₂及び第３ポンプ３０₃に対する給電は地上に設けられているポンプ電源７０から電源線を介して行われる。回収タンク６０には液位センサ６５が設けられており、回収タンク６０において規定の高さまで液体が到達すると、液位センサ６５がこれを検知して信号を送信する。

【0039】

ポンプ電源７０は、当該信号を受信すると第１ポンプ３０₁、第２ポンプ３０₂及び第３ポンプ３０₃に対する給電を停止する。これにより、回収タンク６０で回収した液体が、回収タンク６０から溢れることを防止できる。なお、本実施形態では、液位センサ６５で検知した信号を、ポンプ電源７０の停止のみに用いるようにしたが、当該信号をＷＷＡＮ（Wireless Wide Area Network）などの通信回線を介して、油層回収作業の管理者に通知するように構成することも望ましい実施形態である。

【0040】

また、ポンプ電源７０は、常時、各ポンプに対して給電を行うように構成する必要はなく、間欠的に各ポンプに対して給電を行うように構成することもできる。また、ポンプ電源７０は、それぞれのポンプに対してタイミングをずらして給電を行うように構成することもできる。

【0041】

以上のように構成される本発明に係る油層回収装置１において、容器体における二重管構造における液体（油）の流れについて説明する。図３は第１容器体５０₁と第２容器体５０₂における液体の流れを説明する図である。図３において、第１ポンプ３０₁、第２ポンプ３０₂、第３ポンプ３０₃のそれぞれによって流動される液体には、互いに異なるハッチングを付している。

【0042】

第１ポンプ３０₁によって送液された液体が第１容器体５０₁の底部から流入すると、第１容器体５０₁の第１空間Ａを満たし、貫通孔５７₁の高さで、内筒５５₁内の第２空間Ｂへと移動する。内筒５５₁内の第２空間Ｂへと移動した液体は、第２ポンプ３０₂で吸引され、第２容器体５０₂の第１空間Ａに送液される。

【0043】

ここで、例えば第２容器体５０₂の第１空間Ａにおける液体（斜線のハッチングが付された液体）には、第２容器体５０₂の外筒天部５３₂に開口５４₂が設けられているために、大気圧がかかっている。従って、第２ポンプ３０₂の性能として、少なくとも高さｈ以上の揚程を有するものであればよく、地下水水位Ｌから地上までの揚程を有する高性能なポンプを用いる必要がない。このような事情は、本発明に係る油層回収装置１におけるどの容器体とポンプにおいても共通である。

【0044】

第１容器体５０₁や第２容器体５０₂において、一段下方側のポンプからは、まず第１空間Ａにおける液体が流入するようになっており、第１空間Ａ内で液体が所定の高さに達すると内筒５５₁内の第２空間Ｂへと移動する。一段下方側のポンプに何らかの不具合で停止することがあったとしても、当該容器体内のポンプが機能していれば、いったん第２空間Ｂへと移動した液体は、第１空間Ａ側に戻ることはない。このように、本発明に係る油層回収装置１においては、二重管構造を有する各容器体は、それぞれの容器体に汲み上げられた液体（全ての液体ではないが）が、逆流して下方に戻ってしまうことを防止できる。

【0045】

以上のように、本発明に係る油層回収装置１は、カゴ部材２０内に収容された第１ポンプ３０₁で吸引され、上方へと送液された液体が貯留される第１容器体５０₁においては、液体には大気圧がかかるようになっている。本発明に係る油層回収装置１では、油層の油（液体）をくみ上げる総高さのうち、所定高さ毎に一つのポンプが配されるようになっている。それぞれのポンプは、所定高さ以上の揚程を有していれば、一つ高い容器体に液体を汲み上げることができ、このような本発明に係る油層回収装置１によれば、第１ポンプ３０₁として揚程が高い高価な高性能ポンプを用いる必要がなくなるとともに、装置を無人で常時稼働させることで、作業員による監視も不要で、油層の回収コストを大幅に低減することが可能となる。

【0046】

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は本発明の第２実施形態に係る油層回収装置１の模式的断面図である。以下、第２実施形態に係る油層回収装置１が、第１実施形態に係る相違する点を主として説明する。

【0047】

先の第１実施形態において、容器体は二重管構造であったが、本第２実施形態に係る油層回収装置１では、容器体は内筒を備えない外筒のみからなるものが採用されている。先の実施形態同様、外筒は、筒状の本体部の下方にこの本体部から延在する外筒底部を有しており、さらに上方においては本体部から延在する外筒天部を有している。また、外筒天部においては、その略中心部に開口が設けられている。したがって、容器体の中の液体には、大気圧がかかるようになっている。

【0048】

第２実施形態に係る油層回収装置１では、上記のように容器体は二重管構造でない代わりに、第１チューブ４０₁の管路中には第１逆流防止弁８０₁が、また、第２チューブ４０₂の管路中には第２逆流防止弁８０₂が、また、第３チューブ４０₃の管路中には第３逆流防止弁８０₃が、それぞれ設けられている。これらの逆流防止弁はいずれも、チューブ内を液体が上昇して流動することは許容するが、その逆の流動は防止するようになっている。

【0049】

これらの逆流防止弁が、各チューブに設けられているために、いったんチューブ中で逆流防止弁を超えて上方に送液された液体は、逆流防止弁より下方側に流下することがない。

【0050】

以上のように構成される、第２実施形態に係る油層回収装置１においても、第１実施形態と同様の効果を享受することが可能となる。

【符号の説明】

【0051】

１・・・油層回収装置
１０・・・浮力調整フロート
１２・・・容器部
１３・・・ねじ部
１５・・・容器部開口
１８・・・ねじ込み式蓋体
２０・・・カゴ部材
３０₁・・・第１ポンプ
３３₁・・・突部
３５₁・・・電源線
３０₂・・・第２ポンプ
３３₂・・・突部
３５₂・・・電源線
３０₃・・・第３ポンプ
４０₁・・・第１チューブ（スパイラルチューブ）
４０₂・・・第２チューブ
４０₃・・・第３チューブ
５０₁・・・第１容器体
５１₁・・・外筒
５２₁・・・外筒底部
５３₁・・・外筒天部
５４₁・・・開口
５５₁・・・内筒
５６₁・・・内筒底部
５７₁・・・貫通孔
５０₂・・・第２容器体
５３₂・・・外筒天部
５４₂・・・開口
６０・・・回収タンク
６５・・・液位センサ
７０・・・ポンプ電源
８０₁・・・第１逆流防止弁
８０₂・・・第２逆流防止弁
８０₃・・・第３逆流防止弁
Ａ・・・第１空間
Ｂ・・・第２空間
Ｈ・・・ボーリング孔
Ｏ・・・油層
Ｌ・・・地下水水位
Ｗ・・・地下水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】