(57)【要約】【課題】、金属フィルタに対するスケール付着を予防することの可能な水処理装置を提供する【解決手段】ケーシング１内部に金属フィルタ２を備えた水処理装置であって、直流電源装置７と、不溶性電極６と、制御手段８とを備え、直流電源装置７は、金属フィルタ２及び不溶性電極６と接続され、制御手段８は、直流電源装置７を第１制御モードＭ１と第２制御モードＭ２との間で切り替えて制御可能とされ、第１制御モードＭ１では、金属フィルタ２がカソード、不溶性電極６がアノードとなるよう直流電源装置７を制御し、第２制御モードＭ２では、金属フィルタ２がアノード、不溶性電極７がカソードとなるよう直流電源装置７を制御する、水処理装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内部に金属フィルタを備えた水処理装置であって、
直流電源装置と、不溶性電極と、制御手段とを備え、
前記直流電源装置は、前記金属フィルタ及び前記不溶性電極と接続され、
前記制御手段は、前記直流電源装置を第１制御モードと第２制御モードとの間で切り替えて制御可能とされ、
前記第１制御モードでは、前記金属フィルタがカソード、前記不溶性電極がアノードとなるよう前記直流電源装置を制御し、
前記第２制御モードでは、前記金属フィルタがアノード、前記不溶性電極がカソードとなるよう前記直流電源装置を制御する、水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、前記金属フィルタによる濾過動作時に、前記第１制御モードで前記直流電源装置を制御する、水処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、前記金属フィルタによる濾過動作を行わず、前記ケーシング内部を清水で満たして保管する保管時に、前記第２制御モードで前記直流電源装置を制御する、水処理装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載の水処理装置であって、
回転部材を備え、
前記金属フィルタは円筒状に形成され、
前記回転部材は、前記金属フィルタを回転させるよう構成される、水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタを有する水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンカー等の船舶は、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、通常、バラスト水と呼ばれる水をバラストタンク内に貯留する。このような船舶には、バラスト水の注排水による生態系の破壊を防ぐため、バラスト水を浄化処理する水処理装置（バラスト水処理装置）が設けられている。
【０００３】
水処理装置の一種として、例えば特許文献１には、金属フィルタをケーシング内に配置することで水を濾過処理する、濾過装置を有するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような濾過装置では、水処理装置と接続する配管中の亜鉛メッキ等との異種金属接合によって、金属フィルタがカソードとして作用し、金属フィルタに陽イオン（スケール）が析出することがある。そして、金属フィルタにスケールが付着すると、濾過動作に悪影響を及ぼすおそれがあった。さらに、濾過装置では、金属フィルタの腐食を防止するため、直流電源装置を用いて電気防食を行っているものがあるが、電気防食のため金属フィルタがカソードとなるよう電流を流すことによっても、金属フィルタに陽イオン（スケール）が析出するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、金属フィルタに対するスケール付着を予防することの可能な水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ケーシング内部に金属フィルタを備えた水処理装置であって、直流電源装置と、不溶性電極と、制御手段とを備え、前記直流電源装置は、前記金属フィルタ及び前記不溶性電極と接続され、前記制御手段は、前記直流電源装置を第１制御モードと第２制御モードとの間で切り替えて制御可能とされ、前記第１制御モードでは、前記金属フィルタがカソード、前記不溶性電極がアノードとなるよう前記直流電源装置を制御し、前記第２制御モードでは、前記金属フィルタがアノード、前記不溶性電極がカソードとなるよう前記直流電源装置を制御する、水処理装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、水処理装置が直流電源装置を備え、制御手段が、第１制御モードでは、金属フィルタがカソード、不溶性電極がアノードとなるよう直流電源装置を制御する。これにより、金属フィルタの腐食を抑制することが可能となっている。加えて、本発明では、制御手段が第２制御モードでは、金属フィルタがアノード、不溶性電極がカソードとなるよう直流電源装置を制御する。これにより、腐食防止のための構成以外の構成を追加することなく、金属フィルタにスケールが付着することを抑制することが可能となっている。
【０００９】
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
【００１０】
好ましくは、前記制御手段は、前記金属フィルタによる濾過動作時に、前記第１制御モードで前記直流電源装置を制御する。
【００１１】
好ましくは、前記制御手段は、前記金属フィルタによる濾過動作を行わず、前記ケーシング内部を清水で満たして保管する保管時に、前記第２制御モードで前記直流電源装置を制御する。
【００１２】
好ましくは、回転部材を備え、前記金属フィルタは円筒状に形成され、前記回転部材は、前記金属フィルタを回転させるよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るバラスト水処理装置１００の構成を示す図である。
【図２】図２Ａは、図１のバラスト水処理装置１００の制御手段８が第１制御モードＭ１にて直流電源装置７を制御する状況を示す模式図であり、図２Ｂは、同制御手段８が第２制御モードＭ２にて直流電源装置７を制御する状況を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。
【００１５】
本発明の実施形態に係る液体処理装置としてのバラスト水処理装置１００は、船舶に設置されるバラスト装置において、バラスト水の浄化のために導入される。なお、本明細書における「バラスト水」については、バラストタンク（図示せず）に導入される前又はバラストタンクから排出された後に拘わらず、また、バラスト水処理装置１００に導入（流入）される前又はバラスト水処理装置１００から排出（流出）された後に拘わらず、船内に取り込まれた水を全て「バラスト水」と表現する。また、船内に取り込むバラスト水には、海水、淡水、汽水等が含まれるものとする。
【００１６】
１．構成
本実施形態のバラスト水処理装置１００は、図１に示すように、円筒状のケーシング１と、ステンレス製の金属フィルタ２と、回転部材としてのフィルタ回転手段３とを備える。金属フィルタ２は円筒状とされ、ケーシング１内に配置され内部（一次側）に流入した海水等の濾過処理前のバラスト水を濾過して外部（二次側）へ流出させる。フィルタ回転手段３は、金属フィルタ２をその軸心を中心に回転させる。
【００１７】
また、バラスト水処理装置１００は、濾過処理運転中の金属フィルタ２の洗浄のため、金属フィルタ２の一次側のバラスト水を排出する排出手段４を備える。
【００１８】
加えて、本実施形態のバラスト水処理装置１００は、金属フィルタ２の腐食を防ぐため、保管用水供給手段５と、不溶性電極６と、直流電源装置７と、制御手段８とを備えている。以下、各構成を具体的に説明する。
【００１９】
ケーシング１は、円筒状に形成され、上部開口部が蓋部１１で、下部開口部が底部１２で密閉されている。ケーシング１内部に配置された円筒状の金属フィルタ２は、その上部開口部が上閉止部１３で密閉され、下部開口部が下閉止部１４で閉止される。これらの構成により、金属フィルタ２内部（一次側）が、ケーシング１と金属フィルタ２の間（二次側）と隔てられている。金属フィルタ２は金属製とされる。金属フィルタ２は、例えば、多数の貫通孔が形成された金属板を円筒状に曲げ加工するとともに、円筒状の軸方向に延びる一対の側縁部を溶接することにより形成される。
【００２０】
ケーシング１の下部には、濾過処理前のバラスト水を金属フィルタ２の内部に導入する導入口１５が設けられる。導入口１５には、ケーシング１にバラスト水を導入する導入ライン（図示せず）が接続される。また、ケーシング１の側部には、金属フィルタ２を通過した濾過処理後のバラスト水が流出する流出口１６が設けられる。導入口１５から導入されたバラスト水は、下部回転軸部材３２を通って金属フィルタ２内に入り、金属フィルタ２を通過し濾過処理されてケーシング１と金属フィルタ２の間に形成される空間に入り、流出口１６から流出する。流出口１６から流出した濾過処理後のバラスト水は、流出ライン（図示せず）を流通してバラストタンク（図示せず）に貯留される。
【００２１】
フィルタ回転手段３は、上部回転軸部材３１と、下部回転軸部材３２と、モータ３３とを備える。上部回転軸部材３１は、金属フィルタ２の上閉止部１３を保持し、下部回転軸部材３２は、下閉止部１４を保持する。モータ３３は、上部回転軸部材３１を回転させる。また、上部回転軸部材３１は、ケーシング１の蓋部１１を貫通し、シーリングされた軸受部材１８を介して蓋部１１に回転自在に且つ液密に支持される。下部回転軸部材３２は、ケーシング１の底部１２を貫通し、シーリングされた軸受部材１９を介して底部１２に回転自在に且つ液密に支持される。下部回転軸部材３２は、金属フィルタ２内と連通するとともにケーシング１の底部１２からケーシング１の外に突出する管状体となっている。
【００２２】
排出手段４は、複数のノズル４１と、複数のノズルパイプ４２と、集合管４３と、排出管４４とを備える。排出手段４は、金属フィルタ２に付着した異物をケーシング１の外部へと排出するために用いられる。
【００２３】
ノズル４１は、その先端部が金属フィルタ２の内周面（一次側面）に向かってスリット状に開口し、金属フィルタ２に対向するよう配置される。ノズル４１の基端部は、円筒形状となっており、ノズルパイプ４２に接続される。本実施形態において、ノズル４１はコイルスプリング等の付勢手段（図示せず）によって金属フィルタ２に向かって押圧されており、ノズル４１先端部の端面の金属フィルタ２からの離間が抑制されている。
【００２４】
ノズルパイプ４２は、先端側がノズル４１に接続され、基端側が集合管４３に接続される円筒状の部材である。本実施形態において、ノズル４１及びノズルパイプ４２は、周方向に９０度間隔で４列、それぞれ上下方向に３本づつ、合計１２本設けられる（図２では、右方向に延びるもの以外を省略している）。そして、上下に配置されているノズル４１の間の未吸引部を無くすため、１方の列のノズル４１の間に他の列のノズル４１が位置するよう、列ごとに高さ方向の位置をずらして配置されている。
【００２５】
集合管４３は、金属フィルタ２の内部に配置される。より具体的には、集合管４３は、金属フィルタ２の中心軸に一致する位置に配置され、上端部が閉鎖し下端部が開口している。集合管４３の上端部は、金属フィルタ２の上部回転軸部材３１の中央に設けられた孔に挿入されて支持されている。集合管４３には、ノズル４１及びノズルパイプ４２を流通したバラスト水及び異物が集合して流通する。
【００２６】
排出管４４は、集合管４３の下端部に接続され、下部回転軸部材３２の内部を、金属フィルタ２の回転を妨げないように下方に延びる。排出管４４の下端側は、屈曲して延びており、導入口１５の周面を貫通している。排出管４４は、集合管４３を流通したバラスト水及び異物をケーシング１（バラスト水処理装置１００）の外部へと排出する。また、排出管４４には、開度調整が可能な調整弁（図示せず）が設けられている。
【００２７】
保管用水供給手段５は、ケーシング１内に保管用水を供給し、ケーシング１内を保管用水で満たすために用いられる。保管用水供給手段５は、保管用水ライン５１と、開閉弁５２と、保管用水ポンプ５３とを備える。
【００２８】
保管用水ライン５１は、上流側が保管用水供給源（図示せず）と接続され、下流側がケーシング１内部に接続される。また、保管用水ライン５１には、開閉弁５２と、保管用水ポンプ５３とが接続される。ここで、保管用水供給源としては、保管用水供給のための専用のタンクを用いてもよく、生活用水や飲料水等、他の用途で使用する目的で貯留されているタンクを用いても良い。なお、保管用水は清水であることが好ましい。ただし、短期間の保管の場合等には、バラストタンクに貯留されたバラスト水を用いることも可能である。この場合は、保管用水供給源はバラストタンクとなる。
【００２９】
不溶性電極６は、ケーシング１内、特に本実施形態ではケーシング１と金属フィルタ２の間の空間に設置される。不溶性電極６は、化学的にも電気化学的にも溶解しないかあるいは溶解の少ない電極であり、例えば白金めっきチタン電極（Ｐｔ／Ｔｉ電極）が用いられる。なお、電極の形状は、棒状、板状等、任意の形状を採用することができる。
【００３０】
直流電源装置７は、金属フィルタ２と不溶性電極６との間に接続され、金属フィルタ２と不溶性電極６の間に直流電圧を印加するために用いられる。直流電源装置７は、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１接続端子７１と第２接続端子７２とを備える。第１接続端子７１は、金属製の上部回転軸部材３１、上閉止部１３を介して金属フィルタ２と電気的に接続される。ただし、第１接続端子７１と金属フィルタ２の電気的な接続方法はこれに限られない。また、第２接続端子７２は、不溶性電極６と電気的に接続される。このような構成により、直流電源装置７、金属フィルタ２、バラスト水及び不溶性電極６による電気回路が形成される。そして、直流電源装置７は、後述する制御手段８からの制御信号により、金属フィルタ２と不溶性電極６に印加される電圧の極性を切り替えることができるよう構成される。
【００３１】
制御手段８は、直流電源装置７に制御信号を送ることで、直流電源装置７を第１制御モードＭ１と第２制御モードＭ２との間で切り替えて制御する。具体的には、第１制御モードＭ１では、図２Ａに示すように、金属フィルタ２がカソード、不溶性電極６がアノードとなるよう直流電源装置７を制御する。すなわち、第１制御モードＭ１では、第１接続端子７１が負極、第２接続端子７２が正極となるよう直流電源装置７が制御される。また、第１制御モードＭ１では、バラスト水中において不溶性電極６から金属フィルタ２に電流（防食電流）を流しているとも言える。一方、第２制御モードＭ２では、図２Ｂに示すように、金属フィルタ２がアノード、不溶性電極６がカソードとなるよう直流電源装置７を制御する。すなわち、第１接続端子７１が正極、第２接続端子７２が負極となるよう直流電源装置７が制御される。また、第２制御モードＭ２では、バラスト水中において金属フィルタ２から不溶性電極６に電流（腐食電流）を流しているとも言える。
【００３２】
２．動作
次に、本実施形態のバラスト水処理装置１００の動作、具体的には、金属フィルタ２による濾過中の動作（濾過運転）と保管時の動作（保管運転）とを、それぞれ説明する。
【００３３】
＜濾過運転＞
バラスト水処理装置１００の濾過運転は、ポンプ（図示せず）の駆動によりバラスト水を導入口１５から金属フィルタ２の内部（一次側）に流入させ、金属フィルタ２の外部（二次側）へと流通させることで行われる。この際、フィルタ回転手段３により、金属フィルタ２を回転させる。これにより、金属フィルタ２は排出手段４に対し相対回転する。そして、濾過されたバラスト水は、ケーシング１と金属フィルタ２の間に形成される空間に入り、流出口１６から流出する。流出したバラスト水は、流出ライン（図示せず）を通ってバラストタンクに貯留される。
【００３４】
バラスト水の濾過運転中には、金属フィルタ２の洗浄動作が連続あるいは間欠的に行われる。具体的には、排出手段４内の圧力を金属フィルタ２の二次圧よりも低くなるようにし、排出管４４に設置される調整弁を開いておくことで、金属フィルタ２に付着した異物を金属フィルタ２の二次側にある濾過後のバラスト水と一緒にノズル４１の開口から吸引する。そして、吸引した異物を、ノズルパイプ４２、集合管４３及び排出管４４を介して外部へ排出する。なお、図示はしないが、金属フィルタ２の二次側に洗浄水を噴出する洗浄手段を設け、上記排出手段４による吸引と同時に、金属フィルタ２に洗浄水を噴出させてもよい。これにより、金属フィルタ２に付着した異物が金属フィルタ２から剥離し、ノズル４１から効果的に除去される。
【００３５】
また、本実施形態において、制御手段８は、濾過動作時には、直流電源装置７を第１制御モードＭ１、すなわち、金属フィルタ２がカソード、不溶性電極６がアノードとなるよう制御する。ここで、第１制御モードＭ１においては、電流は常時流しておくことが好ましいが、断続的に流すようにしても良い。
【００３６】
＜保管運転＞
本実施形態のバラスト水処理装置１００は、金属フィルタ２による濾過運転の終了後、保管運転を開始する。バラスト水処理装置１００は、保管運転開始の指示（例えば、船員からの指示信号）を受けると、まず、フィルタ回転手段３による金属フィルタ２の回転を停止させる。加えて、図示しないポンプの駆動を停止して、導入口１５を介したケーシング１内へのバラスト水の流入を停止する。これにより、ケーシング１内のバラスト水は、流出口１６又は排出手段４を通ってケーシング１外へと流出する。ここで、図示及び詳細な説明は省略するが、ケーシング１内のバラスト水の排水のため、排出手段４の他に、ケーシング１の底部１２等に別途排出口（図示せず）を設けても良い。また、圧縮ガス供給手段を設けてケーシング１内に圧縮ガスを供給することで、バラスト水を速やかに排出することも好適である。
【００３７】
次に、保管用水供給手段５の開閉弁５２を開くとともに保管用水ポンプ５３を駆動させ、ケーシング１内に保管用水を供給する。保管用水の供給は、ケーシング１内に設置された水位計（図示せず）が満水を検知するまで続けられる。このようにして、本実施形態のバラスト水処理装置１００のケーシング１内は、濾過運転を行わない保管時に保管用水で満たされる。
【００３８】
そして、本実施形態において、制御手段８は、ケーシング１内が保管用水で満たされた後、直流電源装置７を第２制御モードＭ２、すなわち、金属フィルタ２がアノード、不溶性電極がカソードとなるよう制御する。なお、このときの電流は、第１制御モードＭ１での制御時よりも小さくするのが好ましく、最小限にとどめるものとする。また、第２制御モードＭ２において、電流は、連続的に流す必要はなく、例えば、所定時間ごとに断続的に流すことが好ましい。
【００３９】
３．効果
以上のように、本実施形態のバラスト水処理装置１００は、不溶性電極６と、直流電源装置７と、制御手段８とを備え、直流電源装置７は、金属フィルタ２及び不溶性電極６と接続され、制御手段８は、直流電源装置７を第１制御モードＭ１（金属フィルタ２がカソード、不溶性電極６がアノードとなるモード）と第２制御モードＭ２（金属フィルタ２がアノード、不溶性電極６がカソードとなるモード）との間で切り替えて制御可能である。このような構成となっていることから、第１制御モードＭ１では、金属フィルタ２の腐食を抑制することができる。また、第２制御モードＭ２では、金属フィルタ２に水中のカルシウムイオン等がスケールとして析出することを抑制することができ、すでに付着していたスケールがあればそれを溶出させることができる。したがって、金属フィルタ２の目詰まりを抑制することが可能となる。
【００４０】
より具体的には、制御手段８は、まず、濾過運転中に第１制御モードＭ１での制御を行うよう構成される。ここで、第１制御モードＭ１では、カソード側の金属フィルタ２の腐食は抑制することができるが、逆に、バラスト水中のカルシウムイオン等がスケールとして析出するおそれがある。しかしながら、本実施形態のバラスト水処理装置１００は、濾過運転中にはフィルタ回転手段３により金属フィルタ２を回転させている。これにより、金属フィルタ２がバラスト水に対し相対的に移動しているため、流速により金属フィルタ２へのスケールの付着は抑制される。
【００４１】
一方、制御手段８は、保管運転中に第２制御モードＭ２での制御を行うよう構成される。ここで、保管用水による保管時には、配管中の亜鉛メッキ等との異種金属接合によってステンレス製の金属フィルタ２にスケールが析出することがある。しかしながら、保管運転中には直流電源装置７を第２制御モードＭ２で制御することから、金属フィルタ２がアノードとなり、このようなスケールの析出を抑制することができる。加えて、濾過運転中に金属フィルタ２に付着したスケールを除去することもできる。なお、第２制御モードＭ２では、不溶性電極６側にスケールが析出されることになるが、このようなスケールは、再度の濾過運転時に第１制御モードＭ１での運転を行うことで、除去されることになる。
【００４２】
このように、本実施形態のバラスト水処理装置１００では、金属フィルタ２の腐食を抑制するための不溶性電極６、直流電源装置７及び制御手段８の構成を、金属フィルタ２へのスケールの付着の抑制・除去にも用いることができる。したがって、直流電源装置７による電流の向きを入れ替えることで、金属フィルタ２の防食と金属フィルタ２へのスケール付着防止を両立させることが可能となっている。
【００４３】
４．変形例
なお、本発明は、以下の形態でも実施することができる。
・上記実施形態におけるバラスト水処理装置１００は、金属フィルタ２を排出手段４に対して相対回転させる構成であったが、これに限らない。すなわち、本発明を、固定された金属フィルタ２に対して排出手段４（ノズル４１）が回転する構成のバラスト水処理装置に適用しても良い。また、本発明を、ノズル４１及び金属フィルタ２がともに回転しない構成のバラスト水処理装置に適用することも可能である。
・上記実施形態では、排出手段４を金属フィルタ２の内側に配置していたが、排出手段４を金属フィルタ２の外側に配置することも可能である。つまり、排出手段４は金属フィルタ２の一次側に配置しても良く、金属フィルタ２の二次側に配置しても良い。
・上記実施形態では、排出手段４が金属フィルタ２の洗浄の可能なノズル４１及びノズルパイプ４２を備えていたが、ノズル４１及びノズルパイプ４２は必須ではない。つまり、本発明を、濾過運転中の洗浄を行わないバラスト水処理装置に適用することも可能である。
・上記実施形態では、本発明を、船舶で用いられバラスト水を処理するバラスト水処理装置に適用したが、これに限らない。即ち、本発明を、海、河川、湖沼、池等の水、及び工業水等を処理する水処理装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１      ：ケーシング
２      ：金属フィルタ
３      ：フィルタ回転手段
４      ：排出手段
５      ：保管用水供給手段
６      ：不溶性電極
７      ：直流電源装置
８      ：制御手段
１１    ：蓋部
１２    ：底部
１３    ：上閉止部
１４    ：下閉止部
１５    ：導入口
１６    ：流出口
１８    ：軸受部材
１９    ：軸受部材
３１    ：上部回転軸部材
３２    ：下部回転軸部材
３３    ：モータ
４１    ：ノズル
４２    ：ノズルパイプ
４３    ：集合管
４４    ：排出管
５１    ：保管用水ライン
５２    ：開閉弁
５３    ：保管用水ポンプ
７１    ：第１接続端子
７２    ：第２接続端子
１００  ：バラスト水処理装置
Ｍ１    ：第１制御モード
Ｍ２    ：第２制御モード
【図１】
2020114578.tif 000003
【図２】
2020114578.tif 000004