(57)【要約】【課題】バラスト水の処理に際し、処理時間の長大化を避け、処理方法に由来する環境被害のリスクを避け、及び処理方法に由来するバラストタンクの腐食を避け、バラスト水の処理のために特別な補給を受ける必要をなくす。【解決手段】バラスト水に含まれる生物を殺滅するため、バラストライン４を流れるバラスト水に対し、船体１に搭載した電子加速器３１より電子線を照射する。バラストライン４を構成する配管部材は、電子加速器３１の電子線放射部４２と対向して設けられる処理用配管部材４５を有し、処理用配管部材４５には、電子線放射部４２より放射された電子線を内部に透過させる電子線透過窓５０を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラスト水に含まれる生物を殺滅するための船舶バラスト水の処理方法であって、
バラストラインを流れるバラスト水に対し、船体に搭載した電子加速器より電子線を照射することを特徴とする請求項１に記載の船舶バラスト水の処理方法。
【請求項２】
更に、前記電子加速器を収容する処理室内のオゾンを含むガスをバラスト水と混合することを特徴とする請求項１に記載の船舶バラスト水の処理方法。
【請求項３】
バラスト水に含まれる生物を殺滅するために船舶に装備される船舶バラスト水の処理システムであって、
バラスト水が流れるバラストラインと、
前記バラストラインを流れるバラスト水に対して電子線を照射する電子加速器と、
前記バラストラインを構成し、前記電子加速器の電子線放射部と対向して設けられる処理用配管部材と
を備えることを特徴とする船舶バラスト水の処理システム。
【請求項４】
前記処理用配管部材に、前記電子線放射部より放射された電子線を内部に透過させる電子線透過窓が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項５】
前記電子線透過窓が、前記処理用配管部材に形成された開口を覆う膜状部材により構成され、前記処理用配管部材が、バラストポンプに対して上方に配置されることを特徴とする請求項４に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項６】
前記処理用配管部材に、前記電子線透過窓に外側から当接する補強部材が設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項７】
前記補強部材が管状に形成され、前記補強部材の内部に冷却水が流通していることを特徴とする請求項６に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項８】
前記処理用配管部材は、前記バラストラインを構成する他の配管部材と比べ、その厚さが小さく且つその幅が大きく形成された扁平部を有し、前記電子線透過窓が前記扁平部に設けられていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項９】
前記処理用配管部材は、他の配管部材と接続される筒部と、前記筒部と前記扁平部とを繋ぐ遷移部とを更に有し、前記遷移部は前記扁平部側に向かうに従って、その断面形状の厚さが小さくなると共にその幅が大きくなるよう変化することを特徴とする請求項８に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項１０】
前記バラストライン上に介在してバラスト水を気体と混合するための混合器と、前記電子加速器を収容する処理室と、前記電子加速器の動作時に前記処理室内のオゾンを含むガスを取り込むブロアと、前記ブロアから圧送されるガスを前記混合器に導くガス供給ラインとを更に備えることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項１１】
バラスト水に対して電子線を互いに反対側から照射する第１の前記電子加速器と、第２の前記電子加速器とを備えることを特徴とする請求項３乃至１０のいずれか１項に記載の船舶バラスト水の処理システム。
【請求項１２】
前記バラストラインが、バラストポンプとバラストタンクとを接続する処理用ラインと、前記処理用ラインを迂回してバラストポンプとバラストタンクとを接続するバイパスラインとを有し、
前記電子加速器は前記処理用ラインを流れるバラスト水に対して電子線を照射することを特徴とする請求項３乃至１１のいずれか１項に記載の舶用バラスト水の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水に含まれる生物を殺滅するための船舶バラスト水の処理方法及び処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常タンカー等の船舶は、喫水確保等のためにバラストタンクを備えており、荷揚げする港で注入した大量のバラスト水を荷積みする港で外海に排出している。このため、荷積みする港では、バラスト水に含まれる生物が外来種として侵入し、在来生態系に影響を及ぼすことが危惧されている。なお、このような生物には、動物性プランクトン、植物性プランクトン、大腸菌、腸球菌、コレラ菌等が含まれる。
【０００３】
そこで近年、このバラスト水由来の環境被害のおそれを無くすため、バラスト水に含まれる生物を殺滅するための処理システムを船舶に装備させることが国際的に要請されている。従来、該システムに適用され得るバラスト水の処理方法として、バラスト水にオゾンを混合するもの（例えば特許文献１参照）や、バラスト水に薬剤を投入するものなどが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、オゾンを混合する方法によれば、大量のオゾンを生成するために多大な設備費を要するだけでなく、バラスト水に含まれる生物を殺滅すべくオゾンを混合するのに多大な時間を要してしまう。このため、バラスト水の処理時間が荷役作業時間を超えてしまい、運航効率が悪化する。
【０００６】
また、薬剤を投入する方法によれば、バラスト水の排出前に中和剤を投入しておかねばならず、この中和剤によって荷積みする港の在来生態系が被害を受けるという新たな課題を生じさせる。また、薬剤に含まれる成分によっては、バラストタンクの塗装が落ち、バラストタンクの腐食を招くおそれがある。しかも、寄港先で薬剤及び中和剤を手配し、その補給を受ける必要があるため、運輸業務が煩雑となったり、円滑な荷役作業の妨げとなる。補給頻度を少なくするには薬剤及び中和剤の在庫を船舶側に確保しておく必要があり、処理システム自体とは別に専用の倉庫スペースを必要とする。
【０００７】
そこで本発明は、バラスト水の処理に際し、処理時間の長大化を避け、処理方法に由来する環境被害のリスクを避け、処理方法に由来するバラストタンクの腐食を避け、及びバラスト水を処理するために特別な補給を受ける必要をなくすことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る船舶バラスト水の処理方法は、バラスト水に含まれる生物を殺滅するための方法であって、バラストラインを流れるバラスト水に対し、船体に搭載した電子加速器より電子線を照射することを特徴としている。
【０００９】
この方法によれば、電子線の照射を受けた生物のＤＮＡ鎖が破壊され、バラスト水に含まれる生物を殺滅することができる。電子加速器は電力のみに基づいて駆動されるため、バラスト水を処理するために船外から特別な補給を受ける必要がない。また、電子線を照射してもバラスト水が変質して特別な化学物質が生成されるわけではなく、この処理方法に由来してバラストタンクの塗装が落ちてバラストタンクの腐食が進むこともない。また、このような化学物質を中和すべくバラスト水に中和剤を投入する必要もない。また、バラストラインを流れるバラスト水に電子線を照射する方式であり、処理のためにバラスト水を滞留させる必要もなく、処理時間が長くなるのを極力避けることができる。
【００１０】
更に、前記電子加速器周辺のオゾンを含むガスをバラスト水と混合してもよい。これにより、電子線照射により副次的に発生するオゾンを有効活用して、バラスト水の水質を更に向上することができる。また、電子線照射によって発生したオゾンを分解する装置を別途設ける必要もなくなる。
【００１１】
本発明に係る船舶バラスト水の処理システムは、バラスト水に含まれる生物を殺滅するために船舶に装備されるシステムであって、バラスト水が流れるバラストラインと、前記バラストラインを流れるバラスト水に対して電子線を照射する電子加速器と、前記バラストラインを構成し、前記電子加速器の電子線放射部と対向して設けられる処理用配管部材とを備えることを特徴としている。これにより、処理用配管部材内を流れるバラスト水に電子線照射処理を行うことができるため、処理時間の長大化を避けることができる。また、処理方法に由来する環境被害のリスクを避け、処理方法に由来するバラストタンクの腐食を避け、バラスト水を処理するために船外から特別な補給を受ける必要をなくすことができる。
【００１２】
前記バラストラインを構成する配管部材は、前記電子加速器の電子線放射部と対向して設けられる処理用配管部材を有し、前記処理用配管部材に、前記電子線放射部より放射された電子線を内部に透過させる電子線透過窓が設けられていてもよい。このように、電子線透過窓を備えた専用の配管部材をバラストラインに設けておくことで、バラストラインを流れるバラスト水に対して電子線を照射する構成が実現される。
【００１３】
前記電子線透過窓は、前記処理用配管部材に形成された開口を覆う膜状部材により構成され、前記処理用配管部材が、バラストポンプに対して上方に配置されていてもよい。これにより、処理用配管部材を流れるバラスト水の圧力が過大となって電子線透過窓が弾性変形するのを避けることができる。
【００１４】
前記処理用配管部材に、前記電子線透過窓に外側から当接する補強部材が設けられていてもよい。これにより、電子線透過窓の弾性変形を規制することができる。また、前記補強部材が管状に形成され、前記補強部材の内部に冷却水が流通していてもよい。これにより、電子線透過窓の弾性変形を抑えることができると共に、電子線の照射を受けた電子線透過窓の温度が上昇してもこれを効率よく冷却することができる。
【００１５】
前記処理用配管部材は、前記バラストラインを構成する他の配管部材と比べ、その厚さが小さく且つその幅が大きく形成された扁平部を有し、前記電子線透過窓が前記扁平部に設けられていてもよい。これにより、電子線の照射領域においては、電子線の透過を許容する厚さにすることができる。その上で幅を大きくしているので処理能力が増大し、処理時間を極力短くすることができる。
【００１６】
前記処理用配管部材は、他の配管部材と接続される筒部と、前記筒部と前記扁平部とを繋ぐ遷移部とを更に有し、前記遷移部は前記扁平部側に向かうに従って、その断面形状の厚さが小さくなると共にその幅が大きくなるよう変化するよう構成されていてもよい。
【００１７】
前記バラストライン上に介在してバラスト水を気体と混合するための混合器と、前記電子加速器を収容する処理室と、前記電子加速器の動作時に前記収容体内部のオゾンを含むガスを取り込むブロアと、前記ブロアから圧送されるガスを前記混合器に導くガス供給ラインとを更に備えていてもよい。これにより、電子線照射により副次的に発生するオゾンを有効活用して、バラスト水の水質を更に向上することができる。
【００１８】
バラスト水に対して電子線を互いに反対側から照射する第１の前記電子加速器と、第２の前記電子加速器とを備えていてもよい。これにより、電子線の照射領域においてその厚さを大きくすることができる。そのため、処理能力が増大し、処理時間を短くすることができる。
【００１９】
前記バラストラインが、バラストポンプとバラストタンクとを接続する処理用ラインと、前記処理用ラインを迂回してバラストポンプとバラストタンクとを接続するバイパスラインとを有し、前記電子加速器は前記処理用ラインを流れるバラスト水に対して電子線を照射してもよい。これにより、バラスト水の処理を行わないときにはバラスト水が迂回ラインを経由して流れるようにし、バラスト水の注排を速やかに行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バラスト水に含まれる生物の殺滅効果を確保しつつ、処理時間の長大化を避けることができ、処理方法に由来する環境被害のリスクを避けることができ、処理方法に由来するバラストタンクの腐食を避けることができ、処理のために特別な補給を受ける必要をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２】微生物の放射線抵抗性を示すグラフである。
【図３】図１に示す処理室内の構成を示す処理システムの正面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視図である。
【図５】図３のV−V矢視図である。
【図６】図３の部分断面図である。
【図７】深度と線量比の関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る処理システムの変更例を示す正面図である。
【図９】図８に示す変更例の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、これら図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に示す船体１には、バラスト水を積むためのバラストタンク２が設けられている。バラストタンク２には、舷側に設けたシーチェスト３との間でバラスト水を流通させるためのバラストライン４が備えられている。このバラストライン４には、ポンプライン５、処理用ライン７、バイパスライン８、及びタンクライン９が含まれている。
【００２３】
ポンプライン５はシーチェスト３から船体１内へと延びており、このポンプライン５上にはストレーナ１０及びバラストポンプ１１が設けられている。このバラストポンプ１１によって、船外の海水をバラスト水としてシーチェスト３からバラストライン４に取り込んでバラストタンク２へと注入することができ、またバラストタンク２内のバラスト水をバラストライン４に取り込んでシーチェスト３から船外へ排出することができる。バラストポンプ１１の前後には開閉弁１２，１３が設けられている。
【００２４】
ポンプライン５は処理用ライン７とバイパスライン８とに分岐しており、処理用ライン及びバイパスライン８は夫々タンクライン９に接続されている。処理用ライン７は、ポンプライン５からタンクライン９に至る間に、バラスト水に電子線照射処理を行うための処理室１５内を通過している。バイパスライン８は、処理室１５を迂回してポンプライン５とタンクライン９とを接続する。処理用ライン７上には処理室１５を挟むようにして２つの開閉弁１６，１７が設けられ、パイパスライン８上には開閉弁１８が設けられている。開閉弁１６，１７と開閉弁１８の開閉状態を適宜設定することによって、バラスト水が処理室１５を経由する状態（開閉弁１６，１７が開、開閉弁１８が閉）と、処理室１５を迂回する状態（開閉弁１６，１７が閉、開閉弁１８が開）とを切換えることができる。
【００２５】
タンクライン９はバラストタンク２へと延びている。なお、船体１内には複数個のバラストタンク２が設けられている。このためタンクライン９は、上記ライン７，８との接続部分から１系統で延びるメインライン１９と、夫々メインライン１９に対して並列接続された複数のブランチライン２０ａ，２０ｂ，…とを有し、これらブランチライン２０ａ，２０ｂ，…は各バラストタンク２に個別対応して設けられている。各ブランチライン２０ａ，２０ｂ，…の開口端にはベルマウス２１ａ，２１ｂ，…が連設されている。また、各ブランチライン２０ａ，２０ｂ，…上には開閉弁２３ａ，２３ｂ，…が設けられており、この開閉弁２３ａ，２３ｂ，…を開閉することで、バラスト水の注入対象又は排出対象となるタンクを選択することができる。
【００２６】
ポンプライン５、処理用ライン７、及びタンクライン９のメインライン１９を繋いでなるライン上には、バラスト水のオゾン混合処理を行うための混合器２４が設けられている。混合器２４の前後には開閉弁２６，２７が設けられており、バラストライン４にはこれら開閉弁２６，２７及び混合器２４を迂回するための混合器バイパスライン２５が設けられている。この混合器バイパスライン２５上にも開閉弁２８が設けられている。これら開閉弁２６，２７と、開閉弁２８の開閉状態を適宜設定することにより、バラスト水が混合器２４を経由する状態（開閉弁２６，２７が開、開閉弁２８が閉）と、混合器２４を迂回する状態（開閉弁２６，２７が閉、開閉弁２８が開）とを切換えることができる。なお、本実施形態ではタンクライン９のメインライン１９上に混合器２４を設けた場合を例示するが、本発明に係る混合器２４は、処理室１５を経由する際にバラスト水が流れるライン上であれば、どこに設けられていてもよい。
【００２７】
上記バラストライン４を備える処理システムによれば、処理室１５及び混合器２４を経由するときにバラスト水の処理を実行することができる。その一方で、バラスト水を注入及び排出するに際し、処理室１５を経由するのか否か、及び混合器２４を経由するのか否かを選択的に設定することができる。
【００２８】
よってこの処理システムによれば、バラスト水の注入時であっても排出時であってもバラスト水を処理することができる。注水時に処理すると、バラストタンク２に注入された処理済のバラスト水の水質調査を航行中に行うことができる。排水時に処理すると、たとえバラストタンク２内で航行中に生物が繁殖するようなことがあっても、排水時点でこれを殺滅することができる。なお、バラスト水の注入時には同時的に荷揚げされ、排出時には同時的に荷積みされる。この荷役作業に要する時間との兼ね合いから、いずれのときに処理を行うのかを選択してもよい。
【００２９】
また、バラスト水を処理せず注排するときには、処理室１５を迂回しバイパスライン８を経由してバラスト水を流すことができる。このとき、ポンプライン５、バイパスライン８及びタンクライン９の上下方向の位置を大略的に同じとし、これらライン５，８，９の上下方向変位を極力小さくすることが好ましい。これによりバラスト水の処理を要しないときにはヘッドロスを極力小さくすることができ、バラスト水を速やかに注排することができる。
【００３０】
次に、バラスト水の処理方法の概要を説明する。処理室１５には、処理用ライン７と共に電子加速器３１が収容されている。この処理システムでは、電子加速器３１より放出された電子線を処理用ライン７を流れるバラスト水に照射することにより、バラスト水に含まれる生物が殺滅されるようになっている。生物に電子線が照射されると、直接的にその生物まで到達した電子線によりＤＮＡ鎖が切断され、又は電子線の照射により生成されたフリーラジカルによりＤＮＡ鎖が切断される。本処理システムが対象とする生物は、最小寸法50μｍ以上の水生生物（主として動物プランクトン）、最小寸法10μｍ以上50μｍ未満の水生生物（主として植物プランクトン）、病毒性コレラ菌、大腸菌、及び腸球菌等である。
【００３１】
図２に関し、横軸は線量、縦軸は菌数の常用対数、点線は病原性大腸菌の放射線抵抗性、実線はB. pumilus芽胞菌の放射線抵抗性を夫々示している。病原性大腸菌はバラスト水に含まれる代表的な生物の一つであって本処理システムが殺滅対象とする生物の一つであり、B. pumilus芽胞菌は放射線滅菌の指標菌として慣用されている微生物である。各線の傾きの絶対値は、微生物を１／１０に減少させるのに必要な放射線量、すなわちＤ値（Decimal Reduction Value）を表している。各線の推移から、B. pumilus芽胞菌のＤ値が1.6、病原性大腸菌のＤ値が0.2であることがわかる。これより、病原性大腸菌は放射線抵抗性が比較的低く電子線照射によって好適に殺滅され得るものであり、バラスト水に含まれる生物を殺滅するために電子線照射処理を利用するのが有効であることがわかる。
【００３２】
図１に戻り、電子加速器３１は、船体１に搭載された電源装置３２からの電力供給に基づいて駆動されるため、船外から特別な補給を受ける必要がない。また、電子線が照射されてもバラスト水が変質して特別な化学物質が生成されるわけではなく、この処理方法に由来してバラストタンク２の塗装が落ちてバラストタンク２の腐食が進むこともない。また、このような化学物質を中和すべくバラスト水に中和剤を投入する必要もない。
【００３３】
他方、処理室１５は電子線によって発生したＸ線を遮蔽する遮蔽壁３３で囲まれた密閉空間であり、電子加速器３１より処理室１５内に放出された電子線によって発生したＸ線が外部に放出されないようにしている。そのため、遮蔽壁３３は電子線によって発生したＸ線が透過することのない十分な厚さを有している。既存の造船設備を用いて遮蔽壁３３を船体１に組付可能にすべく、鉄板や鉛板を組み合わせて遮蔽壁３３を構成してもよい。
【００３４】
また、処理室１５内では、電子加速器３１より放出された電子線が酸素分子と衝突することによってオゾンが生成される（3O2→2O3）。処理室１５には、このオゾンを含んだガスを取り込むブロア３４が設けられている。このブロア３４から圧送されるオゾンを含んだガスは、ガス供給ライン３５を介して混合器２４に供給できるようになっている。
【００３５】
このように本処理システムでは、電子線照射により副次的に発生するオゾンを有効活用してバラスト水の処理を行うことができ、バラスト水の更なる水質向上が図られている。また、オゾンを処理室１５からそのまま大気に解放するのは難しいという事情があるが、バラスト水に供給することでオゾンの分解装置を設ける必要もなくなる。
【００３６】
ガス供給ライン３５に接続した分岐ライン３６を介し、船舶内の他の処理系にオゾンを供給してもよい。例えば飲料水、食料品、糧倉庫、厨房員の衣服、医療具、生活廃水及び汚水等、船上の種々の物の殺菌に利用することができる。
【００３７】
以下、電子線照射処理について具体的に説明する。図３及び図４に示す電子加速器３１自体は公知のものである。即ち、電子加速部４１で加速された電子線を電子線放射部４２より外部に放射する。電子線放射部４２は、処理用ライン７をバラスト水が流れていく方向に対して直交する方向に放射されるようにして配置されている。また、放射される電子線は小径のビーム状であり、電子線放射部４２は、バラスト水が流れていく方向及び電子線の放射方向に対して垂直の方向にビーム状の電子線を往復走査する。
【００３８】
よって、処理用ライン７のうち電子線放射部４２と対向する部分においては、その幅方向の流路寸法が電子線の走査範囲を超えると、この走査範囲を外れた部分に電子線が照射されなくなる。そこで、この部分の幅方向の許容流路寸法Ａは、電子線の走査範囲Ｄと等しい（Ａ[m]＝Ｄ[m]）。「幅方向の許容流路寸法」とは、電子線の走査範囲を外れることのない流路寸法の最大値をさす。
【００３９】
また、電子線が一往復する間にバラスト水が電子線のビーム径φを超える距離を流れてしまうと、バラスト水に電子線が完全に照射されなくなる。よって、電子線の走査周波数Ｆと電子線のビーム径φとに基づいて、この部分におけるバラスト水の許容流速Ｖが決まる（Ｖ[m/s]＝φ[m]×Ｆ[Hz]）。「許容流速」とは、電子線が一往復する間にバラスト水が電子線の照射を受けることなく電子線の照射領域を通過することのない流速の最大値をさす。
【００４０】
図７には深度（面密度）と線量比の関係を電子線のエネルギーごとに示している。「線量比」は、表面での照射線量を１としたときの各深度に到達した電子線の割合である。また、ある線量比に応じた深度[g/cm2]を電子線照射対象の比重[g/cm3]で除算することにより、その線量比に基づく電子線が到達する深さ[cm]が求まる。図７より、電子線のエネルギーが大きいほど、線量比が０に減衰するまでに要する深度が大きいことがわかる。また、表面近傍では深度が大きくなるほど線量比が増加し、ある深度を超えると線量比が減少していく。例えば電子線のエネルギーが1MeVの場合、深度ｄ[g/cm2]において線量比が１となっている。
【００４１】
よって、バラスト水の比重ｇ[g/cm3]、バラスト水に含まれる生物を所望するレベルに殺滅するために必要とされる線量比ｒ[-]、使用する電子加速器の電子線のエネルギーＧ[MeV]が決まると、電子線放射部４２と対向する部分における厚さ方向の許容流路寸法Ｂが決まる（Ｂ＝ｆ（ｇ，ｒ，Ｇ））。「厚さ方向の許容流路寸法」とは、電子線の透過を許容する水の厚さに相当する。
【００４２】
これら幅方向及び厚さ方向の許容流路寸法Ａ，Ｂと、許容流速Ｖとに基づき、バラスト水を処理する際の最大流量Ｑが決定される（Ｑ[m3/s]＝Ａ[m]×Ｂ[m]×Ｖ[m/s]）。
【００４３】
例えば電子線の走査範囲Ｄを2.2m、エネルギーＧを0.95MeV、バラスト水の比重ｇを1.02g/cm3、線量比ｒを１、ビーム径φを0.035m、走査周波数Ｆを200Hz、とすると、許容流路寸法Ａが2.2m、許容流路寸法Ｂが0.003m、許容流速Ｖが7m/sとなり、最大流量Ｑが4.6×10-2t/s（約166t/h）となる。つまり、毎秒46kgのバラスト水が電子線照射を受けることとなる。このため、出力を100kWとすると2.2kGy(=kW・s/kg)の線量の電子線がバラスト水に照射されることとなる。病毒性大腸菌のＤ値は0.2であるため、この電子線照射を受けることにより、バラスト水に含まれる病毒性大腸菌は10-11まで減少することになる。
【００４４】
なお、上記電子加速器の仕様は、現状ではごく一般的なものであるが単なる一例に過ぎず、適宜変更可能である。これら仕様の各値が大きくなるほど、最大流量Ｑの値も大きくなって電子線照射の処理能力が向上する。
【００４５】
但し、電子線のエネルギーＧについては、そのエネルギーが所定値以上であるものについてはその取扱を有資格者に限るとする規定を適用している国地域がある。このような有資格者が船舶に乗務していなくても船体１に搭載した電子加速器３１を駆動してバラスト水の処理を行えるようにするため、この処理システムにおいては、上記所定値未満のエネルギーの電子線を照射する電子加速器を適用することが好ましい。
【００４６】
また、電子加速器３１としてコッククロフト・ワルトン型加速器を採用すると、上記電子加速器の仕様のうちビーム径を調節可能となる。そのため、コッククロフト・ワルトン型加速器を採用することによって、バラスト水の処理量を適宜調節可能となる。
【００４７】
逆にバラスト水に含まれる生物の菌数等を事前に知ることができる場合、目標とする水質に基づいて処理に必要な線量を求め、この線量と、電子線の出力から処理流量を求め、この処理流量に基づいてその他の設計パラメータを設定するようにしてもよい。例えばバラスト水に電子線を照射する線量を1.0kGy、電子線の出力を100kWとすれば、処理流量は10-1t/s（約360t/h）となり、加速器のその他の仕様等がこれを満足するように設定されてもよい。
【００４８】
図３及び図５に示すように、処理用ライン７は複数の配管部材４３，４４，４５を連設してなるが、そのうち電子加速器３１の電子線放射部４２と対向する部分には、その流路寸法が電子加速器３１の仕様に応じて決まる上記許容流路寸法Ａ，Ｂに合わせて、特別に設計された処理用配管部材４５が適用されている。他の配管部材４３，４４はごく一般的な円形管となっている。
【００４９】
処理用配管部材４５は、その中央部において、幅方向の流路寸法が上記の許容流路寸法Ａに設定されると共に、厚さ方向の流路寸法が上記の許容流路寸法Ｂに設定された扁平部４６を有している。電子線の走査範囲と電子線の水に対する透過能力との関係から、許容流路寸法Ａは許容流路寸法Ｂに比べて格段に大きくなりがちである。そのため、この扁平部４６における流路断面は、厚さが他の配管部材４３，４４に比べて小さく、幅が他の配管部材４３，４４に比べて大きい扁平矩形状となっている。
【００５０】
扁平部４６の流れ方向両端部には、遷移部４７を介して筒部４８が連設されている。筒部４８には継手４９が設けられ、他の一般的な配管部材４３，４４との接続を可能にしている。
【００５１】
よって、遷移部４７は、断面形状が異なる筒部４８と扁平部４６とを連続する流路形成部位として機能する。遷移部４７の断面形状は、筒部４８側の端部において該筒部の断面形状から矩形状へと遷移し、その後扁平部４６に向かうに従ってその矩形断面の厚さが小さくなるよう変化すると共に幅が大きくなるよう変化している。本実施形態では、遷移部４７の側面視形状が、筒部４８側が長辺をなして扁平部４６側が短辺をなす等脚台形状となっており、平面視形状が、筒部４８側が短辺をなして扁平部４６側が長辺をなす等脚台形状となっている。
【００５２】
上記形状の処理用配管部材４５は複数の鋼材を溶接するなどして製作される。その上で、扁平部４６の上面には幅方向に長い短冊状の電子線透過窓５０が設けられている。電子線透過窓５０は、処理用配管部材４５の外部から内部へと電子線を透過させるためのものである。本実施形態の電子線透過窓５０は、扁平部４６の上面に形成した開口をチタン等の金属膜５１で覆って構成されている（膜厚：例えば１５μｍ）。扁平部４６の上面にはこの開口を挟むようにして金属膜５１を固定する固定具５２が設けられており、この固定具５２によって金属膜５１は処理用配管部材４５に対して強固に取り付けられている。金属膜５１の適用により、電子線を透過させる一方でバラスト水を外部に放出させない構成が実現される。
【００５３】
他方、このような膜状の部品を適用したことで、処理用配管部材４５を流れるバラスト水の圧力で金属膜５１が外側へと弾性変形し、流路断面が変化してバラスト水の流れが乱れるおそれがある。このため図１に略示するように、バラストポンプ１０及びポンプライン５は例えばエンジンルーム近傍の船体１下部に配置され、バラストタンク２も船体１下部に配置されているのに対し、処理室１５は例えば上甲板近傍の船体１上部に配置されている。よって処理用ライン７は、ポンプライン５から上方へ延び、処理室１５を通過した後、下方へ延びてタンクライン９に接続されるように配管されている。このため、バラスト水が扁平部４６を流れるときにチタン膜５１に過大な水圧が作用するのを極力避けることができる。
【００５４】
更に、扁平部４６には管材５３が固定され、この管材５３は電子線透過窓５０の外上側に配置されている。管材５３は扁平部４６の幅方向一端側から他端側に向かって、バラスト水の流れ方向に振れながらジグザグに延在している。このため、金属膜５１が外側に弾性変形しようとしてもこの管材５３に当接してその変形が規制される。金属膜５１の弾性変形を規制するための部材を設けるにあたって、管材５１をジグザグに配置することで対応したため、この部材によって電子線の透過が遮られるのを極力避けることができる。そして、この管材５３の内部に冷却水を流通させると、電子線の照射によって金属膜５１の温度が上昇しても効率よく冷却することができる。
【００５５】
図８及び図９には処理システムの変形例を示している。上記構成と同一の構成については同一の符号を付して重複説明を省略する。この変形例においては、処理室１５内に２台の電子加速器１３１ａ，１３１ｂが収容されている。これら電子加速器１３１ａ，１３１ｂは処理ライン７を構成する処理用配管部材１４５に対して、互いに反対側に設けられている。
【００５６】
処理用配管部材１４５は上記同様の扁平部１４６を有しているが、扁平部１４６には両側から電子線が照射されるようになっている。このため、扁平部１４６には、第１電子加速器１３１ａの電子線照射部１４２ａに対向して配置される第１電子線透過窓１５０ａと、第２電子加速器１３１ｂの電子線放射部１４２ｂに対向して配置される第２電子線透過窓１５０ｂとが互いに反対の面に設けられている。
【００５７】
このようにバラスト水に対して両側から電子線が照射されるようにすると、厚さ方向の許容流路寸法が、片側のみから電子線が照射される場合の２倍以上になる。従って、この扁平部１４６の厚さ方向の流路寸法もこれに合わせて２倍以上に増加することができる。このため、バラスト水を処理する際の最大流量も２倍以上となり、電子線照射の処理能力が格段に向上する。
【００５８】
この例示においては、２つの電子加速器１３１ａ，１３１ｂがバラスト水の流れ方向に関してオフセットして配置されている。ここで、上側からバラスト水が流れている場合に電子線照射の処理を行うとものと仮定する。このとき、扁平部１４６内でのバラスト水の流れが乱流であると、第１電子線透過窓１５０ａを設けている部分で電子線が透過し得ない領域を通過したバラスト水が、第２電子線透過窓１５０ｂを設けている部分においても電子線が透過し得ない領域を通過するおそれがある。
【００５９】
これに対応するため、この処理用配管部材１４５の内部には、扁平部１４６内でのバラスト水の流れを層流にするための整流板１５４が設けられている。これにより、扁平部１４６を流れるバラスト水は、第１電子加速器１３１ａ又は第２電子加速器１３１ｂより放射される電子線の照射を受け、それに含まれる生物を殺滅することができる。
【００６０】
これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内に限り適宜変更可能である。
【００６１】
本出願人は、本発明に係る船舶バラスト水の処理方法の実用性を検証するため、下記要領でバラスト水の電子線照射処理の実験を行った。
【００６２】
（１．試験サンプル）
３種類の試験サンプルを使用する。サンプル１は岸壁海水、サンプル２はある船舶のバラストタンクより取水したバラスト水、サンプル３は別の船舶のバラストタンクより取水したバラスト水、である。
【００６３】
（２．試験方法）
試験サンプル１〜３をそれぞれ、電子線を照射しない「未照射試験サンプル」と、電子線を照射した「照射試験サンプル」とに分ける。「未照射試験サンプル」については、試験サンプル0.1ml，1mlをシャーレに入れて３％NaCl標準寒天培地で固化し、35℃下で５日間培養して生成したコロニーをカウントする。また、大腸菌、病原性コレラ菌、腸球菌の各鑑別用培地に試験サンプル1mlを接種し、規定培養条件で培養して各菌の存在を確認する。「照射試験サンプル」については、試験サンプル100mlをポリ袋に入れた状態にして目標線量1kGy，2kGy，4kGyの電子線を照射する。照射後試験サンプル100mlをメンブランフィルターに通し、そのフィルターを３％NaCl標準寒天培地上に乗せ、３５℃下で５日間培養して生成したコロニーをカウントする。発生したコロニーを大腸菌、病原性コレラ菌、腸球菌の各鑑別用培地に接種し、規定培養条件で培養して各菌の存在を確認する。
【００６４】
（３．試験結果）
【００６５】
【表１】
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【００６６】
（４．考察）
試験サンプルに電子線を照射し、生菌数を測定した結果、1kGy程度でも効果が確認された。1kGyから2kGy程度の照射で、1/10000程度に菌数を減少させることがわかった。なお、病原菌数は何れの試験サンプルにも存在しなかったが、一般的に病原細菌は放射線感受性が高く、低線量で死滅することがわかっているため、存在していた場合においても同様にして菌数を減少させることができるものと示唆される。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、バラスト水に含まれる生物を殺滅する処理を行うに際し、処理時間の長大化を避けることができ、処理方法に由来する環境被害のリスクを避けることができ、処理方法に由来するバラストタンクの腐食を避けることができ、処理のために特別な補給を受ける必要がないという作用効果を奏し、一般貨物船、自動車専用船、コンテナ船、重量物運搬船、冷凍貨物船、ばら積み貨物船、タンカー等のバラストタンクを備える船舶に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  船体
２  バラストタンク
３  シーチェスト
４  バラストライン
７  処理用ライン
８  バイパスライン
１１  バラストポンプ
１５  処理室
２４  混合器
３１，１３１ａ，１３１ｂ  電子加速器
３３  遮蔽壁
３４  ブロア
３５  ガス供給ライン
４２，１４２ａ，１４２ｂ  電子線放射部
４３，４４  配管部材
４５，１４５  処理用配管部材
４６，１４６  扁平部
４７  遷移部
４８  筒部
５０，１５０ａ，１５０ｂ  電子線透過窓
５１  金属膜
５３  管材
１５４  整流板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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