【手続補正書】
【提出日】令和3年9月1日(2021.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックやプランクトンを含む流体に凝集剤と磁性体とポリマーを投入して撹拌することでフロックを作る撹拌装置と、
前記フロックを含む流体の流れと逆の方向に回転させて渦を発生させることで前記フロックを付着させる表面が磁石の第１の磁気ドラム、および前記第１の磁気ドラムの後の突起部で流れ方向を変えた流体と同じ方向に回転させて前記流体で剥がされないように前記フロックを付着させる表面が磁石の第２の磁気ドラムと、
前記第１の磁気ドラムおよび前記第２の磁気ドラムに付着させた前記フロックを１つに集約して回収するためのフロック回収部を有する、
ことを特徴とする凝集磁気分離装置。
【請求項２】
プラスチックやプランクトンを含む流体に凝集剤と磁性体とポリマーを投入して撹拌することでフロックを作る撹拌装置と、
前記フロックを含む流体の流れと同じ方向に回転させて前記フロックを流す表面が非磁性の回転ドラム、および前記回転ドラムの後の突起部で流れ方向を変えた流体と逆の方向に回転させて前記フロックを付着させる表面が磁石の磁気ドラムと、
前記磁気ドラムに付着させた前記フロックを回収するためのフロック回収部を有する、
ことを特徴とする凝集磁気分離装置。
【請求項３】
スリット機構で破断されたプラスチックを含む流体がパイプから流入する凝集磁気分離装置であって、
前記スリット機構は、前記パイプに任意の角度を設けて設置された第１のスリット部、及び前記第１のスリット部の後段に前記角度と異なる角度を設けて設置された第２のスリット部を有し、
前記スリット機構は、前記第１のスリット部のスリット用板と前記第２のスリット部のスリット用板の断面が、流入方向に向かって鋭角になっている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の凝集磁気分離装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一に記載の凝集磁気分離装置を備えた、
ことを特徴とする海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システム。
【請求項５】
請求項４に記載の海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システムを搭載した、
ことを特徴とする船舶。
【請求項６】
請求項５に記載の船舶からの要求に基づき、
計画航路情報センターが、
衛星から海洋プラスチックによる汚染状況情報を収集し、
前記汚染状況情報をもとに計画航路情報の情報を生成し、
前記搭載船舶に前記計画航路情報を送信する、
ことを特徴とする船舶の運航方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】凝集磁気分離装置、その凝集磁気分離装置を備えた海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システム、およびそれを搭載した船舶、並びにその船舶の運航方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体内の浮遊物質をマグネタイト等の磁性体と一緒に凝集してフロックを作り、該フロックを効率よく流体から除去するために、流体方向とは逆の方向に回転する磁石を有する磁気ドラムに接触させる低コストかつ省スペースの凝集磁気分離装置とその凝集磁気分離装置を備えた海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システム、およびそれを搭載した船舶、並びにその船舶の運航方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１から４がある。
特許文献１には、流体の流れ方向と同方向に回転する磁気ドラム方式の凝集磁気分離装置が開示されている。
特許文献２には、海洋中のプランクトン等をポンプでバラストタンクに吸入する際、スリットでプランクトンを破断させ、さらに、オゾン殺菌するバラスト水処理方法が開示されている。
特許文献３には、バラスト水処理システムにおいて、水質検査を行い、その検査結果がバラスト水の排出規制値を満足しない場合は、再度、バラスト水処理を行う方式が開示されている。
特許文献４には、航路選択にあたり、経済性を維持しつつ、船舶同志の見合い関係の発生を低減する計画航路の生成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０１５３９
【特許文献２】特開２００８−８６８９２
【特許文献３】特開２０１５−５１７６４
【特許文献４】特開２０１８−７３０７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
海洋に廃棄されたプラスチックは、世界的な海洋汚染問題となっている。また、該プラスチックは紫外線や流体力等で細かく分解され、大きさが数十ミクロンから数ｍｍの大きさのマイクロプラスチックの発生原因でもある。プラスチックやマイクロプラスチックは、魚等の水生生物が間違って餌として体内に取り入れられ、そのために、亡くなる海洋生物が存在することが報告されている。さらに、マイクロプラスチックには、有害な物質が付着している場合もあり、該マイクロプラスチックを内部に含む魚等を食べることで、人類の健康に対しても、甚大な影響を及ぼすことが懸念されている。そこで、海洋に浮遊するプラスチックやマイクロプラスチックを除去する方法が望まれている。
【０００５】
特許文献１では、原水の中の浮遊物質とマグネタイトを凝集して、フロックをつくり、該フロックを含む流体を、流体の流れと同じ方向に回転する磁気ドラムに向かって流入し、その流量を制御する堰を設けて、フロックを水中から磁気力で分離回収している。しかし、本方法では、流体の流れ方向と磁気ドラムの回転方向が同じ方向であるため、流体には粘性があるため、ドラムから流れ方向に流体は増速される。そのため、堰を乗り越えた流体は、ドラムの回転によって、加速されるため、堰の角部で剥離現象が発生して、堰の周辺のフロックにせん断力が働き、フロックを破壊しやすい。そこで、フロックの破壊を防ぐためには、ドラムの回転数やポンプの流速を低くする必要がある。また、フロックの大きさは数百ミクロンから数ミリと流体の分子、例えば、水分子に比べて、はるかに大きいため、流体抵抗が大きい。フロックを破断することなく、流れ方向と直交方向に働く磁気力でフロックを磁気ドラムに吸着させるには、フロックが磁気ドラムに近づくための任意の時間が必要である。しかし、速度は上記の理由で増加させることはできないため、流量をふやすには、流路面積を大きくしなくてはならず、磁気ドラムの径を大きくするか、磁気ドラム数を増やす必要がある。そのため、流量を増加させると、装置も大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
特許文献２では、水中のプランクトン等の水生生物を殺すために、バラスト水をポンプで吸入する際に、プランクトン等をスリットで破断して、その後、オゾン等で該プランクトンを殺菌することで、バラスト水を処理していた。しかし、この方法では、プラスチックやマイクロプラスチックによる海洋汚染を解決できないという問題があった。
【０００７】
特許文献３では、バラスト水浄化システムとして、水質モニターをしながら、バラスト水を凝集磁気分離で処理していた。しかし、プラスチックの除去や海洋汚染問題の解決について考慮されていなかった。
【０００８】
特許文献４では、特定の船舶の通過海域における海流の影響が加味された直近の複数の他の船舶の航路情報を入手して蓄積し、その航路情報によって、効率的な計画航路情報を生成していた。しかし、廃棄されたプラスチックの海洋汚染について考慮されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明である凝集磁気分離装置は、プラスチックやプランクトンを含む流体に凝集剤と磁性体とポリマーを投入して撹拌することでフロックを作る撹拌装置と、前記フロックを含む流体の流れと逆の方向に回転させて渦を発生させることで前記フロックを付着させる表面が磁石の第１の磁気ドラム、および前記第１の磁気ドラムの後の突起部で流れ方向を変えた流体と同じ方向に回転させて前記流体で剥がされないように前記フロックを付着させる表面が磁石の第２の磁気ドラムと、前記第１の磁気ドラムおよび前記第２の磁気ドラムに付着させた前記フロックを１つに集約して回収するためのフロック回収部を有する、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明である凝集磁気分離装置は、プラスチックやプランクトンを含む流体に凝集剤と磁性体とポリマーを投入して撹拌することでフロックを作る撹拌装置と、前記フロックを含む流体の流れと同じ方向に回転させて前記フロックを流す表面が非磁性の回転ドラム、および前記回転ドラムの後の突起部で流れ方向を変えた流体と逆の方向に回転させて前記フロックを付着させる表面が磁石の磁気ドラムと、前記磁気ドラムに付着させた前記フロックを回収するためのフロック回収部を有する、ことを特徴とする。
【００１１】
前記凝集磁気分離装置は、スリット機構で破断されたプラスチックを含む流体がパイプから流入する凝集磁気分離装置であって、前記スリット機構は、前記パイプに任意の角度を設けて設置された第１のスリット部、及び前記第１のスリット部の後段に前記角度と異なる角度を設けて設置された第２のスリット部を有し、前記スリット機構は、前記第１のスリット部のスリット用板と前記第２のスリット部のスリット用板の断面が、流入方向に向かって鋭角になっている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、マグネタイトなどの磁性を有する物質と、生物プランクトンやマイクロプラスチック等の流体内に浮遊している物質を凝集したフロックを磁気力で回収する場合、フロックを破壊せずに、低コストで小型な回収装置を提供することができる。また、海洋などに浮遊するプラスチックをスリットで破壊し、回収し、スリットでは破断できないマイクロプラスチックも凝集磁気分離で回収することで、海洋汚染問題を解決できるという効果がある。また、衛星情報を活用して、プラスチックが大量に浮遊している海域に向かって航路を決め、プラスチックが大量にある海域で海洋プラスチックを回収することで、海洋汚染の除去を効率的にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の凝集磁気分離装置の磁気分離部を側面から見た構成図の一例である。
【図２】本発明の１つの流体加速ドラムと１つの磁気ドラムを用いた凝集磁気装置の分離部を側面から見た構成図の一例である。
【図３】本発明の２つの磁気ドラムを用いた凝集磁気装置の磁気分離部を側面から見た構成図の一例である。
【図４】本発明の凝集磁気分離装置のフロック回収部の一例である。
【図５】本発明の凝集磁気分離装置の構成図の一例である。
【図６】本発明の海を漂うプラスチックを破壊するスリット機構の一例である。
【図７】本発明の海を漂うプラスチックを破壊するスリット機構のスリットの一例である。
【図８】本発明の海洋プラスチックの回収システムの一例である。
【図９】本発明の海海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システムの一例である。
【図１０】本発明の海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システムを搭載した船舶の運航方法の一例である。
【図１１】本発明の凝集磁気分離装置の磁気分離部を側面から見た構成図の一例である。
【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以下図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の凝集磁気分離装置の磁気分離部の実施例を示す。磁石をドラムの表面付近に配置した磁気ドラム１と、図示してはいないが、凝集部からの流れ８ａにのって、マグネタイト等の磁性を有する物質を含有しているフロック４が、前記磁気ドラム１に向かって重力方向９９の反対方向である上昇方向に流れてくる。流れ８ａの中の流速分布３ａは、ほぼ中央がもっとも流速が早く、壁面の流速が遅い。したがって、フロックは、ベルヌーイの法則（Bernoulli’s equation）に従い、流速の早い流れ、圧力の低いところに集まってくる。前記磁気ドラム１の前の流体の突起部５ａからの剥離が起きないようにするため、任意の曲率を有する突起部５ａで流れの方向をほぼ１８０度前後変化させる。その際、突起部５ａは、流路の一方の壁面を形成する壁面６ａの最大高より低いため、突起部５ａの近傍の流れは、曲率を有する壁面６ｂに沿って流れる。フロック４は上昇して、前記突起部５ａの流れで液体の表面に近いながれにのったフロック４ａになり、前記磁気ドラム１に向かって流れる。前記磁気ドラム１の回転方向は、流体の流れ３ｂと逆方向であるため、細かい渦１０を作り、該渦１０により、流体の速度が打ち消しあい、フロック４ａは、ほぼ流速がゼロで、水面表面に浮いた状態になる。その水面のフロック４ａは、磁気ドラム１の磁石の磁気力に吸引され、磁気力で磁気ドラム１に近づき、磁気力で磁気ドラム１に吸着される。水面のフロック４ａが磁気力で磁気ドラム１に吸着しながら、水面から引き上げられる際に、フロックに働く力は、表面張力と磁気力である。表面張力は、弱い力であるため、フロック４ａは破断されない。磁気ドラム１は、流れ３ｂとは逆の方向２に回転することで、ドラム上のフロック４ｂは、水中からすぐに分離される。そのため、磁気ドラム１がフロック４ａを磁気分離するのに必要な磁気ドラム１の面積は少ない。したがって、フロック４ａが流体抵抗に逆らって、磁気力で磁気ドラム１に付着するまでの移動時間を考慮する必要がないため、磁気ドラム１は小型化が可能である。フロック４ｂは磁気ドラム１の回転で移動して、スクレーパ９に衝突する。磁気ドラム１上のフロック４ｃは、磁気ドラム１に圧接したスクレーパ９と、回転方向２とは逆方向の回転方向７ａで回転するブラシローラ７によって、磁気ドラム１から剥離される。スクレーパ９は、高い位置から低い位置に斜めに支持させているため、磁気ドラム１からスクレーパ９上に移動したフロック４ｄは、重力でスクレーパ９上を移動し、フロック４ｄは、重力により、フロック４ｅのように、自由落下することでフロックは回収される。また、流体中からフロックを除去された処理水は流れ３ｂに示すように磁気ドラム１と壁面６ｂで形成される流路を流れ、突起部５ｂで流れの方向を１８０度前後変化させられ、処理水は、自由落下し、流速分布３ｃで流れ８ｂで排出される。また、フロック４ｅは、流れ８ｃで排出される。なお、突起部５ｂと磁気ドラム１の間の流速もゼロに近く、遅いため、突起部５ａ近傍で除去できなかったフロック４があっても、上記突起部５ｂの近傍で、磁気ドラム１に付着して、処理水から除去される。
【００１６】
図２は、本発明の流体に流速を与える回転ドラム１１ａと一つの磁気ドラム１１ｂを用いた凝集磁気装置の分離部の実施例を示す。非磁性の回転ドラム１１ａは、フロック１４を含む流れ１８ａと同じ方向の回転方向１２ａで回転する。回転数は、少なくとも周速が流速の平均速度以上になるような回転数で回転する。クエット流れ（Couette Flow）のように、表面の流速を強制的に早くすることで、流速が最も高い流域を回転ドラム１１ａの近傍に近づける効果がある。流速が高いところ、つまり圧力が低いところにフロックが集まり、後段に配置され、フロックが逆方向に回転する磁気ドラム１１ｂに向かう流れにのる確率を高めることが目的である。図示されてはいないが、凝集部からフロックを含む流体が重力方向９９とは逆の方向１８ａで回転ドラム１１ａに向かって流れてくる。流体内の速度分布１３ａのように、ほぼ流路の中央がもっとも流速が早いため、フロック１４は中央に集まる。任意の曲率を有する突起部１５ａで流れの方向が１８０度前後、変化させられる。突起部１５ａの近傍１３ｂでは、回転ドラム１１ａの回転力が流れを増速させるため、フロックを含む流れは、回転ドラム１１ａの周辺で滞留することなく、壁面１６ａに向かって流れていく。回転ドラム１１ａと壁面１６ａで形成される流路の流れ１３ｂでは、回転ドラム１１ａの周速があるために、回転ドラム１１ａが回転しない場合に比べ、流速の高い位置が回転ドラム１１ａに近い。そのため、曲率を有する突起物１５ｂの近傍の流れ１３ｄでは、外周に近い位置が最も高い流速となり、フロック１４ｃは流速の高い位置に集まるので、磁気ドラム１１ｂに向かう。磁気ドラム１１ｂの周辺では、渦２０ｂによって、流速が減速して、ほぼゼロとなる滞留する流域があるため、フロック１４ｂは、回転方向１２ｂで回転する磁気ドラム１１ｂに吸着して、磁気ドラム１１ｂの回転とともに、移動して、斜めに配置されたスクレーパ１９と回転方向１２ｂとは逆方向の回転方向１７ｂで回転するブラシローラ１７ａによって、磁気ドラム１１ｂから離される。スクレーパ９は、高い位置から低い位置に斜めに支持させているため、磁気ドラム１１ｂからスクレーパ１９上に移動したフロックは、重力でスクレーパ１９上を移動し、フロックは、重力により、フロック１４ｅのように、自由落下することでフロック回収される。また、フロックが除去された処理水は磁気ドラム１１ｂの周辺を流れ、突起部１５ｃで流れの方向を１８０度前後、変化させられ、重力により、流速分布１３ｅで流れ１８ｂで排出される。また、フロック１４ｅは、流れ１８ｃで排出される。
【００１７】
図３は、本発明の２つの磁気ドラムを用いた凝集磁気装置の磁気分離部の実施例を示す。本発明は、フロックを含む流れと逆の方向の回転方向２２ａで回転する第１の磁気ドラム２１ａとが同方向２２ｂに回転する第２の磁気ドラム２１ｂが前後に配置されている。図示されてはいないが、流体内の浮遊物質をマグネタイト等の磁性を有する物質と一緒に凝集して、フロックを作る凝集部からフロックを含む流体が重力方向９９とは反対方向の流れ２８ａに乗り、突起部２５ａを超えて、第１の磁気ドラム２１ａに向かって流れてくる。流れ２８ａでは、ほぼ中央がもっとも流速が早く、流路の壁面２６ｃの近傍の流速が遅い。したがって、フロックは、ベルヌーイの法則（Bernoulli’s equation）に従い、流速の早い流れ、圧力の低いところに集まってくるため、流速分布２３ａのような分布になる。前記第１の磁気ドラム２１ａの前の突起部５ａからの剥離が起きないようにするため、任意の曲率を有する突起部５ａで流れの方向をほぼ１８０度前後変化させる。流体内の流速の分布は、速度分布２３ａのように、ほぼ流路の中央がもっとも早いため、フロック２４は中央に集まる。任意の曲率を有する突起部２５ａで流れの方向が１８０度前後、大きく変わる際、外周が最も早い流れとなるため、フロック２４は、外周である水面近傍の流れに乗ったフロック２４ａに移動して、磁気ドラム２１ａに向かう流れに乗って、フロック２４ａは磁気ドラム２１ａに向かう。さらに、表面の磁石の磁気力で吸引され、磁気ドラム２１ａに吸着される。磁気ドラム２１ａの表面に磁気力で吸着されたフロック２４ｂは、回転方向２２ａで回転する磁気ドラム２１ａに付着して、該磁気ドラム２１ａに圧接されたスクレーパ２９ａとブラシ２７ａで該磁気ドラム２１ａから分離させられ、該スクレーパ２９ａ上を移動して、フロック２４ｃはフロック回収部３０に回収される。磁気ドラム２１ａと曲率を持った壁面２６ａとの間の流路を流れる流体と、速度方向が逆であるため、流体内には渦が発生する。該渦により、フロックが磁気ドラムに吸着する。ただ、この場合、磁気ドラム２１ａの回転速度は、渦がフロックを破壊しないような低速である必要あり、これは、フロックの凝集状態を見て制御する。流体は、任意の曲率を有する突起部２５ｂで流れ方向を大きく変えられ、その結果。磁気ドラム２１ｂに向かってフロックが進み、磁気力で磁気ドラム２１ｂにフロック２４ｄが付着する。流体と磁気ドラム２１ｂの流れ方向は、同じ方向のため、流体からせん断等の力は加わらないので、磁気ドラム２１ｂの表面のフロック２４ｄが流体ではがされることはない。磁気ドラム２１ｂは、回転方向２２ｂで回転して、圧接しているスクレーパ２９ｂとブラシ２７ｂで磁気ドラム２１ｂ上のフロック２４ｄは、かき取られ、フロック２４ｃに示すように、フロック回収部３０に回収される。本発明では、フロックの回収部３０は１つに集約できるため、低コスト化が可能となる。
なお、磁気ドラム２１ｂに代わりに、図８で示すような、フィルタ分離を用いるでもよい。バラスト水浄化装置の除去基準を満たすために、フィルタのメッシュを４７ミクロン以下にすることで同じ効果が達成できる。
【００１８】
図４は、本発明の凝集磁気分離装置のフロック回収部の実施例を示す。
磁気ドラム３１と、圧接されたスクレーパ３７と、磁気ドラム３１の表面に磁気力で吸着されたフロックを引きはがすためのブラシローラ３６が、回収部３４によって、主に構成されている。前記磁気ドラム３１から前記ブラシローラ３６によって、前記スクレーパ３７の上に移動させられたフロックは、重力でさらに移動して、フロック回収部３４に回収される。前記フロック回収部３４は、斜めに配置されているため、フロックは重力で移動して、前記フロック回収部３４の端部から排出される。
なお、フロック回収部３４は、フロックを回収するために、半円筒形をしているが、凹型や逆三角形の断面でも構わない。
【００１９】
図５に、本発明の凝集磁気分離装置の構成図の実施例を示す。
流体５９が、凝集磁気分離装置５５に流入し、凝集剤貯留槽４０から適量の凝集剤と、マグネタイト溶液貯留槽４１から適量のマグネタイトが投入され、急速攪拌装置４２内の攪拌部４３で攪拌され、マイクロフロックを作る。無機凝集剤とマグネタイトの投入順番は自由で、同時に投入してもよい。その後、ポリマーなどの有機凝集剤４６を投入して、緩速攪拌装置４４内の攪拌部４５で攪拌され、数百ミクロンから数ミリの大きさのフロックを作る。フロックは、分離部に入り、非磁性の回転ドラム４９の回転力で増速されたフロックを含む流体は磁気ドラム５０に向かう。該磁気ドラム５０の表面に圧接しているスクレーパ５２とブラシローラ５１で付着しているフロックは表面からかき取られる。流体５９内のプランクトンやマイクロフロックは凝集され、フロックになり、前記磁気ドラム５０で流体から除去される。
なお、分離部は、前記図３に示す分離部でも構わない。
【００２０】
図６に、本発明の海を漂うプラスチックを破壊するスリット機構の実施例を示す。
海を漂うプラスチックをバラスト水と一緒にバラストポンプで取り込む際、取り込みパイプ６０に海水６３を、図示してはいないが、バラストポンプで吸入する。第１のスリット部６１は、吸入する流体に対して、任意の角度６１１を設けて設置されている。その後段に第２のスリット部６２が、吸入する流体に対して、前記角度６１１とは、異なる任意の角度６２２を設けて設置されている。海水６３を吸入する方向からみて、該角度６１１は鋭角となり、該角度６２２の補角が鈍角の関係であるのは、該スリット６１と該スリット６２の間で、漂流するプラスチックが詰まることを防止するためであり、せん断力が働くように、流入方向に任意の角度で配置している。
【００２１】
図７に、本発明の海を漂うプラスチックを破壊するスリット機構のスリット部の実施例を示す。バラスト水吸入および排出パイプ６０に対して、図６に示すスリット部６１は、スリット用板６１ａ、６１ｂ、６１ｃで、構成されている。また、図６に示すスリット部６２は、スリット用板６２ａ、６２ｂ、６２ｃで構成されている。スリット用板６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６２ａ、６２ｂ、６２ｃの断面は、流入方向に向かって鋭角の形状６１ｘ、６５ｘとなっている。これは、流入してくるプラスチックを破断するために鋭角になっている。
スリット６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６２ａ、６２ｂ、６２ｃの間隔６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄは、等間隔である。ただし、中央の流れが最大の流れであることを考慮して、間隔６５ａと６５ｄは、間隔６５ｂ、６５ｃより広くてもかまわない。これにより、プラスチックごみがスリットでつまる確率を低減する効果がある。
【００２２】
図８に、本発明の破壊されたプラスチックの回収機構の実施例を示す。前述のスリット機構で破断されたプラスチック７７を含む海水等の流体７３がパイプ７２から流入する。任意のメッシュサイズのフィルタで作られるエンドレスベルトフィルタ７０が、ローラ７１ａとローラ７１ｂの間を連続的に回転し、そのローラ７１ａとローラ７１ｂの間を破断されたプラスチックを含む流体７３が通過する際に、エンドレスベルトフィルタ７０が、破断されたプラスチック７７を保持し、移動させ、該エンドレスベルトフィルタ７０に圧接しているスクレーパ７５で分離させられ、フロック回収槽７６に入れられる。また、破断されたプラスチック７７を除去された流体７３は、パイプ７４に流入する。流体７３は、マイクロプラスチックやプランクトン等の微細の浮遊物を含んでおり、該流体７３は、前述の凝集磁気分離装置５５に送られ、流体５９として、凝集磁気分離される。また、本回収機構を前記磁気分離機構の後段に設置して、磁気分離できない物体をフィルタで除去する場合もある。
【００２３】
図９に、本発明の海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システムの実施例を示す。海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システム１００は、船舶内に搭載され、プラスチックを破断するためのスリット機構部１０１と、海水または淡水を給水及び排水するポンプ１０２と、破断されたプラスチックなどの数十ｍｍ以上の大きな浮遊物を回収する回収機構部１０３と、回収された浮遊物を一時的に保存する回収槽１０４と、マイクロプラスチックやプランクトンなどの数十ｍｍ未満の微小な浮遊物を回収するための凝集磁気分離機構１０５と、マイクロプラスチックなどを含むフロックを除去して一時的に保存する回収槽１０６と、制御機構１０８からなっている。凝集磁気分離装１０５は、セラミックフィルタ等のフィルタとオゾンや紫外線を組み合わせた機構であってもかまわない。処理水は、バラストタンク１０７に一時的に搭載される。
【００２４】
図１０に、本発明の海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システムを搭載した船舶の航路の決定方法の実施例を示す。計画航路情報センター２１０では、海域交通情報取得手段２０２と、海洋プラスチック情報収集手段２０３と、地理的情報収集手段２０４と、計画航路生成手段２９５と、計画航路要求受信手段２０１と計画航路提供２０６から成っている。海域交通情報取得手段２０２では、図示してはいないが、基地局から集められた船舶自動識別装置の情報等を収集する。海洋プラスチック情報収集手段２０３では、衛星２００によって収集された海域における海洋プラスチックによる汚染状況の情報を収集する。地理的情報取得手段２０２では、計画航路要求信号に含まれる自船の位置、目的港、及び両者間の海域の地理的情報を取得する。計画航路生成手段２０５では、上記の域交通情報取得手段２０２と、海洋プラスチック等海洋汚染情報収集手段２０３と、地理的情報収集手段２０４で収集された情報をもとに、計画航路を生成する。この計画航路を生成する際、バラスト水の搭載の有無、バラスト水の搭載量、海洋プラスチック等海洋汚染除去作業を行うことができるか否か、海洋プラスチック除去作業の緊急性を考慮した計画航路を生成する。船舶２２０には、計画航路要求送信手段２２１と計画航路受信手段２２２を有し、その結果を反映する操舵手段２２３を有する。海洋プラスチック等海洋汚染除去作業海洋汚染除去作業を行った結果（除去した海域、除去した海洋プラスチック等海洋汚染物質の量等）を計画航路情報センター２１０に送信する。該計画航路情報センターは、本情報を国際海事機関（ＩＭＯ）等の公的機関や環境保護団体に送信する。国際海事機関などの国際機関や環境保護団体では、本情報を公開するとともに、海洋汚染対策の戦略策定を行う。その結果、さらなる除去が必要な場合は、該海域付近を航行予定の船舶に海洋汚染対策への協力をお願いする。
また、回収した海洋プラスチック等の海洋汚染物質は、産業廃棄物として寄港地の政府、自治体が買い取ることで、該海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システムを搭載する船舶は、石油などの有価物の運搬以外に海洋掃除作業という仕事を受持つ。
【００２５】
図１１は、本発明の凝集磁気分離装置の磁気分離部の実施例を示す。磁石を表面付近に配置した磁気ドラム３０１と、図示してはいないが、凝集部からの流れ３０８ａにのって、マグネタイト等の磁性を有する物質を含有しているフロック３０４が前記磁気ドラム３０１に向かって重力方向９９とは反対方向に流れてくる。流れ３０８ａの中の流速分布３０３ａは、ほぼ中央がもっとも流速が早く、壁面３０６ａと壁面３０６ｂで作る流路の壁面の流速が遅い。したがって、フロックは、ベルヌーイの法則に（Bernoulli’s equation）に従い、流速の早い中央の流れにフロックが集まっている。前記磁気ドラム３０１の前で流体の中央部を流れるフロック３０４を水面に移動させるために、任意の曲率を有する突起部３０５ａで流れの方向をほぼ１８０度前後変化させ、その後段で任意の曲率を有する凹部３０５ｂに沿って流れる。この凹部３０５ｂは、突起部３０５ｃと滝つぼのような構造となり、渦３１０ａを作る。この渦３１０ａによって、フロック３０４ｂの大きさが流体分子に比べ、大きいため生じる流体抵抗により、流体の表面である水面に浮く。そのフロックは、前記磁気ドラム３０１に向かって流れる。前記磁気ドラム３０１の回転方向は、流体の流れ３０３ｂと逆であるため、渦３１０ｂを作り、該渦３１０ｂにより、流体の速度が打ち消しあい、フロック４ａの流速は低くなる。流速の低いフロック３０４ａは、磁気ドラム１の磁石の磁気力に吸引され、磁気力で磁気ドラム３０１に近づき、磁気力で気吸着する。フロック３０４ａに働く抵抗は、表面張力が主であるため、フロック３０４ａは破断されにくい。磁気ドラム３０１は、流れ３０３ｂとは逆の方向に回転３０２することで、ドラム上のフロック３０４ｂは、水中からすぐに分離される。そのため、磁気ドラム３０１がフロック３０４ａを磁気分離するのに必要な磁気ドラム３０１の接触面積は、流体の表面である水面上下数ｍｍと少なくてよい。その理由、フロック３０４が付着すると、磁気ドラム３０１が回転して、フロックが付着していない新たな面がでるため、磁気力でフロックを付着するために、必要な磁気ドラム３１０のフロックとの実際の接触面積は少ない。磁気ドラム１は流体抵抗による破断の心配はなく、特許文献１に示すような、フロックが流体抵抗に逆らって、磁気力で磁気ドラム１に付着するまでの移動時間を考慮する必要がないため、磁気ドラム３０１の小型化が可能である。磁気ドラム３０１上のフロック３０４ｃは、磁気ドラム３０１に圧接したスクレーパ３０９と、回転方向３０２とは逆方向の回転方向３０７ａで回転するブラシローラ３０７によって、磁気ドラム３０１から離され、フロック３０４ｂはスクレーパ３０９上に移動する。フロック３０４ｂは、重力により、フロック３０４ｄのように、自由落下することでフロック回収される。また、フロックが除去された処理水は流れ３０３ｂに示すように磁気ドラム３０１に沿って流れ、突起部３０５ｃで流れの方向を１８０度前後、変化させられる。処理水は、流速分布３０３ｃで流れ３０８ｂで排出される。また、フロック４ｃは、流れ３０８ｃで排出される。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
船舶のバラスト水によって、もともとその海域に存在しなかった生物種が、既存生物種にとってかわるという生態系の破壊を防止するために、国際海事機構（ＩＭＯ）において、船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための条約（以下、条約という）が制定された。しかし、プラスチックやマイクロプラスチックによる海洋汚染問題が発生した。バラスト水処理方式は、紫外線、オゾン、次亜塩素酸などによる殺菌方式が主流であるが、バラスト水中の水生生物を死滅させても、上記プラスチックやマイクロプラスチックによる海洋汚染問題は解決できない。
海洋プラスチックを回収する船を作っても、大型のプラスチックを回収できても、マイクロプラスチックを回収することは困難である。
本発明は、バラスト水による生態系破壊問題とプラスチックやマイクロプラスチックによる海洋汚染問題を同時に解決する方法を提供する。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１ｂ、２２ａ、２２ｂ、３１、５０、３０１  磁気ドラム
２、１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、７８、３０２  回転方向
３ａ、３ｃ、１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３０３ａ、３０３ｂ  流速分布
３ｂ  流れ方向
４、１４、３０４  フロック
４ａ、１４ａ、１４ｃ、２４ａ、３０４ａ  磁気ドラムに向かって流れるフロック
４ｂ、１４ｄ、２４ｂ、２４ｄ、３０４ｃ  磁気ドラムに付着したフロック
４ｃ、１４ｅ、１４ｆ、２４ｃ  回収されたフロック
５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  突起部
６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂ、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、３０６ａ、３０６ｂ  壁面
７、１７ａ、１７ｄ、２７ａ、２７ｂ、５１、３０７  ブラシローラ
７ａ、１７ｂ、１７ｃ  ブラシローラの回転方向
８ａ、１８ａ、２８ａ  フロックを含む流体の流れの方向
８ｂ、１８ｂ、２８ｂ  処理された流体の流れの方向
８ｃ、１８ｃ、１８ｄ  回収されたフロックを流れの方向
９、１９ａ、１９ｂ、２９ａ、２９ｂ、３７、５２  スクレーパ
１１ａ、４９  回転ドラム
３４  フロック回収部
４０  凝集剤貯留槽
４１  マグネタイト貯留槽
４２  緩速攪拌装置
４４  急速攪拌装置
４３、４５  攪拌器
４６  ポリマー貯留槽
５９、６３、７３  流体
６０、７２、７４  パイプ
６１、６２  スリット部
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ  スリット用板
６１ｘ、６５ｘ  スリットの断面
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ  スリットの間隔
７０  エンドレスベルトフィルタ
７１ａ、７１ｂ  ローラ
７６  フロック回収槽
１００  海洋プラスチック・マイクロプラスチック及びバラスト水浄化システム
１０１  フィルタ機構
１０２  ポンプ
１０３  回収機構部
１０４、１０６  回収槽
１０５  凝集磁気分離機構
１０７  バラストタンク
１０８  制御部
２００  衛星
２１０  計画航路情報センター
２０１  計画航路要求受信手段
２０２  海域交通情報収集手段
２０３  海洋プラスチック等海洋汚染情報収集手段
２０４  地理的情報収集手段
２０５  計画航路生成手段
２０６  計画航路提供手段
２１０  船舶
２２１  計画航路要求送信手段
２２２  計画航路受信手段
２２３  操舵手段
３０５ｂ  凹部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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