(57)【要約】【課題】  キャビテーションが容易に発生するバラスト水浄化装置を提供する。【解決手段】  船舶のバラスト水を浄化する装置１において、バラストポンプ４の吸込側配管３にフィルター５を接続すると共に、そのフィルター５とバラストポンプ４間にキャビテーション発生手段６を接続したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶のバラスト水を浄化する装置において、バラストポンプの吸込側配管にフィルターを接続すると共に、そのフィルターとバラストポンプ間にキャビテーション発生手段を接続したことを特徴とするバラスト水浄化装置。
【請求項２】
上記バラストポンプの吐出側に殺菌装置を接続した請求項１記載のバラスト水浄化装置。
【請求項３】
船舶のバラスト水を浄化する装置において、バラストポンプの吐出側配管にフィルターを接続すると共に、そのフィルターの下流側にキャビテーション発生手段を接続したことを特徴とするバラスト水浄化装置。
【請求項４】
上記キャビテーション発生手段の下流側に殺菌装置を接続した請求項３記載のバラスト水浄化装置。
【請求項５】
上記キャビテーション発生手段は、バラスト水の流路となる配管内に設けた突起、あるいはスクリュー、または超音波振動子で構成される請求項１〜４いずれかに記載のバラスト水浄化装置。
【請求項６】
船舶のバラストタンクにバラスト水を揚水する揚水配管を接続し、その揚水配管にバラストポンプを接続し、そのバラストポンプに請求項１または３記載のキャビテーション発生手段を接続したことを特徴とするバラスト水浄化装置。
【請求項７】
船舶のバラストタンクにバラスト水を排水する排水配管を接続し、その排水配管にバラストポンプを接続し、そのバラストポンプに請求項１または３記載のキャビテーション発生手段を接続したことを特徴とするバラスト水浄化装置。
【請求項８】
請求項６記載の揚水配管と請求項７記載の排水配管とを接続し、上記バラストタンクのバラスト水を循環させて浄化することを特徴とするバラスト水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のバラスト水を浄化するバラスト水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油タンカーや鉱石運搬船などの船舶では、荷揚げした後、航行中のバランスを取るため、バラストタンクにバラスト水が積み込まれる。荷物を積載していない船の安定用として積み込まれるバラスト水は、一般に荷揚げ港の海水を用いており、外国港湾などの荷積み港で排水される際に、同時に外来生物などが排出され、生態系を乱すことが問題となっている。
【０００３】
このため、近年、船舶のバラスト水を浄化する装置や方法が求められている。例えば、特許文献１では、バラスト水中に蒸気を注入してバラスト水を浄化することや、蒸気注入と相前後して、オゾン注入または紫外線照射を行うことが提案されている。
【０００４】
また、非特許文献１では、蒸気から発生するキャビテーション（気泡）の衝撃波による物理的な殺滅・殺菌効果で、バラスト水中の水生生物を破壊することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６０４３７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５０４０号公報
【特許文献３】特開２００３−３２６２７６号公報
【特許文献４】特開２００２−１９２１６１号公報
【特許文献５】特開２０００−１６７５６４号公報
【非特許文献１】「バラスト水処理に関する研究開発による成果の件」、２００３年１１月１２日、日本郵船（株）ニュースリリース、［平成１６年６月１０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.nykline．co.jp〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、蒸気から発生するキャビテーションの場合、揚荷・積荷の短い時間内に殺滅・殺菌を行うために大量の蒸気と大型の設備が必要となる。これは、設備を船上に設置する場合でも、港湾に設置する場合でも、大型の蒸気発生源を使用することから、その設置スペース上も問題となり、現実的には難しい。バラスト水中に蒸気を注入する場合も同様である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、蒸気発生源を使用しない、小型で簡易な、キャビテーションによるバラスト水浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、船舶のバラスト水を浄化する装置において、バラストポンプの吸込側配管にフィルターを接続すると共に、そのフィルターとバラストポンプ間にキャビテーション発生手段を接続したバラスト水浄化装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、上記バラストポンプの吐出側に殺菌装置を接続した請求項１記載のバラスト水浄化装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、船舶のバラスト水を浄化する装置において、バラストポンプの吐出側配管にフィルターを接続すると共に、そのフィルターの下流側にキャビテーション発生手段を接続したバラスト水浄化装置である。
【００１１】
請求項４の発明は、上記キャビテーション発生手段の下流側に殺菌装置を接続した請求項３記載のバラスト水浄化装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、上記キャビテーション発生手段は、バラスト水の流路となる配管内に設けた突起、あるいはスクリュー、または超音波振動子で構成される請求項１〜４いずれかに記載のバラスト水浄化装置である。
【００１３】
請求項６の発明は、船舶のバラストタンクにバラスト水を揚水する揚水配管を接続し、その揚水配管にバラストポンプを接続し、そのバラストポンプに請求項１または３記載のキャビテーション発生手段を接続したバラスト水浄化装置である。
【００１４】
請求項７の発明は、船舶のバラストタンクにバラスト水を排水する排水配管を接続し、その排水配管にバラストポンプを接続し、そのバラストポンプに請求項１または３記載のキャビテーション発生手段を接続したバラスト水浄化装置である。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項６記載の揚水配管と請求項７記載の排水配管とを接続し、上記バラストタンクのバラスト水を循環させて浄化するバラスト水浄化装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、キャビテーションが容易に発生するという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１は、本発明の好適な第１の実施の形態を示すバラスト水浄化装置のブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、第１の実施の形態に係るバラスト水浄化装置１は、船舶のバラストタンク２に接続されてバラスト水としての海水ｗを揚水する揚水配管３と、その揚水配管３に接続されて海水ｗを輸送するバラストポンプ４とを備えている。
【００２０】
さらに、バラスト水浄化装置１は、バラストポンプ４の吸込側の揚水配管３に海水ｗをろ過するフィルター５を接続すると共に、そのフィルター５とバラストポンプ４間にキャビテーション発生手段としてのキャビテーション発生器６を接続して主に構成される。
【００２１】
バラストポンプ４は、吸込側が負圧となるように、揚水配管３の取水口よりも高い位置に設けられると共に、揚水配管３の口径に対して十分大きな吐出能力を有するものを用いる。
【００２２】
バラストポンプ４の吐出側の揚水配管３には、海水ｗを殺菌する殺菌装置７が接続される。殺菌装置７としては、光触媒、紫外線照射、オゾン注入、次亜塩素酸ナトリウム注入、ビタミンＫ注入等の殺菌手段を備えた装置を用いる。
【００２３】
バラストポンプ４の吸込側と吐出側の揚水配管３には、バラストポンプ４で吐出した海水ｗの一部を吸込側に戻すバイパス配管８が接続される。バイパス配管８には、海水ｗのバイパス量を調整してバラストポンプ４の吐出量を調整する調整弁９が設けられる。フィルター５の下流側の揚水配管３には、フィルター５の下流側の吸込圧を検出する圧力センサ１０が設けられる。
【００２４】
このバラスト水浄化装置１は、港湾、あるいは図４で後述するように船舶内に設置される。
【００２５】
キャビテーション発生器６は、図２に示すように、バラスト水の流路となる揚水配管３内に設けた略管状の突起２１で構成される。この突起２１は、揚水配管３の内底面から揚水配管３の下流側に傾斜するように延出して形成される。
【００２６】
第１の実施の形態の作用を説明する。
【００２７】
調整弁９を閉にしてバラストポンプ４を運転し、バラスト水として使用したい海水ｗを揚水配管３で揚水すると、海水ｗはフィルター５でろ過され、ゴミなどの比較的大きい不純物が除去される。
【００２８】
ろ過された海水ｗがキャビテーション発生器６を通過する際、キャビテーションが発生する。これは、バラストポンプ４の吸込側が負圧であって、しかもフィルター５によって海水ｗの抵抗が大きくなるため、フィルター５の下流側の吸込圧が下がって海水ｗの流速が上がるからである。
【００２９】
より詳細には、海水ｗが突起２１を通過すると、海水ｗ中に水温の蒸気圧以下となる低圧領域が形成される。この低圧領域で海水ｗが沸騰して真空の気泡、すなわちキャビテーションｃが発生する。
【００３０】
発生したキャビテーションｃは、海水ｗ中の高圧領域で圧壊する。この圧壊に伴って生じる圧力波は、海水ｗ中の動物プランクトンの卵、植物プランクトンの胞子、細菌などの水生（海洋）生物に対し物理的衝撃を与え、これらを破壊して海水ｗを浄化する。
【００３１】
キャビテーション発生器６を通過した海水ｗは、殺菌装置７を通過することで、キャビテーション発生器６では破壊されない水生生物が殺菌され、さらに浄化されたバラスト水としてバラストタンク２内に貯水される。
【００３２】
このように、バラスト水浄化装置１では、蒸気発生源を使用することなく、キャビテーションｃが容易に発生する。しかもバラスト水浄化装置１は、キャビテーション発生器６の構成が簡単なので小型であり、船内の狭いスペースにおいても容易に設置することができる。
【００３３】
また、バラスト水浄化装置１は、圧力センサ１０によってフィルター５の下流側の吸込圧を検出し、検出した吸込圧に応じて調整弁９を調整することで、キャビテーションｃの発生量を調整できる。
【００３４】
具体的には、検出した吸込圧が設定範囲内のとき、キャビテーションｃの発生量が適量なので、調整弁９を閉のままとする。検出した吸込圧が設定範囲よりも低いとき、キャビテーションｃの発生量が過剰になるため、調整弁９を適宜開いてバラストポンプ４の吐出量を減らし、キャビテーションｃの発生量を減少させる。検出した吸込圧が設定範囲よりも高いとき、キャビテーションｃの発生量が不足するため、フィルター５が目づまりしていると判断し、バラストポンプ４を停止してフィルター５を交換する。
【００３５】
これにより、キャビテーションｃの発生量を適切な範囲に保つことができ、キャビテーションｃによる損傷を防止してバラストポンプ４を正常運転できる。しかも、フィルター５の種類に影響されにくく、フィルター５の交換時期も判断できる。
【００３６】
バイパス配管８、調整弁９、圧力センサ１０は、バラストポンプ４が非容積（遠心）型の場合に用いると、特に有効である。容積型のバラストポンプ４を用いる場合は、これらを省略することもできる。これらを省略して非容積型のバラストポンプ４を用いる場合には、キャビテーション発生器６とバラストポンプ４を適宜離して接続すればよい。
【００３７】
キャビテーション発生器６として、図３に示すようなキャビテーション発生器３１を用いてもよい。キャビテーション発生器３１は、揚水配管３の途中に接続した大径配管３２内に設けたスクリュー３３と、そのスクリュー３３に連結されたシャフト３４と、そのシャフト３４を回転させる図示しないモータなどの駆動手段とで構成される。
【００３８】
このキャビテーション発生器３１によっても、大径配管３２を海水ｗが通過する際にスクリュー３３を回転させることで、スクリュー３３の下流側の海水ｗにキャビテーションｃが発生する。
【００３９】
また、キャビテーション発生器６としては、揚水配管３内に設けた圧電素子などの超音波振動子と、その超音波振動子に接続される高周波電源とで構成されるものを用いてもよい。
【００４０】
次に、図１のバラスト水浄化装置１を船内に設置した一例を図４で説明する。
【００４１】
図４に示すように、船舶ｓ内には複数個のバラストタンク２ａ，２ｂ…が備えられる。一般に、船舶ｓ内にはバラストポンプが備えられているので、これを図１のバラストポンプ４として使用する。
【００４２】
バラスト水浄化装置４１は、船舶ｓ内に設置した図１のバラスト水浄化装置１の構成に加え、各バラストタンク２ａ，２ｂ…と殺菌装置７の下流側の揚水配管３間に分岐揚水配管３ａ，３ｂ…をそれぞれ接続し、各バラストタンク２ａ，２ｂ…に分岐排水配管４２ａ，４２ｂ…をそれぞれ接続し、各分岐排水配管４２ａ，４２ｂ…に各バラストタンク２ａ，２ｂ…のバラスト水を排水する排水配管４２を接続したものである。
【００４３】
下流側の排水配管４２は、フィルター５の上流側の揚水配管３と接続され、フィルター５から殺菌装置７までは揚水配管３と共通の配管であり、殺菌装置７の下流側の揚水配管３から分岐されて排水口４３に至る。
【００４４】
取水口４４とフィルター５間の揚水配管３には取水口弁４５が設けられる。揚水配管３と排水口４３間を接続する排水配管４２には排水口弁４６が設けられる。各分岐揚水配管３ａ，３ｂ…には揚水用弁４７ａ，４７ｂ…がそれぞれ設けられ、各分岐排水配管４２ａ，４２ｂ…には、排水用弁４８ａ，４８ｂ…がそれぞれ設けられる。
【００４５】
バラスト水浄化装置４１の動作を荷揚げ港における揚水時、船舶ｓの運行中、荷積み港における排水時に分けて説明する。
【００４６】
揚水時；
排水口弁４６を閉、揚水用弁４７ａ，４７ｂ…を適宜開、取水口弁４５を開にしてバラストポンプ４を運転すると、海洋の海水ｗは、取水口４４から揚水配管３へ揚水され、浄化されたバラスト水として各バラストタンク２ａ，２ｂ…内に貯水される。
【００４７】
船舶ｓの運行中；
排水口弁４６を閉、取水口弁４５を閉、揚水用弁４７ａ，４７ｂ…を適宜開、排水用弁４８ａ，４８ｂ…を適宜開にしてバラストポンプ４を運転すると、時間が経って汚れたバラスト水は、各バラストタンク２ａ，２ｂ…、排水配管４２、揚水配管３、各バラストタンク２ａ，２ｂ…の順で循環して浄化される。この動作は、定期的に行うとよい。
【００４８】
排水時；
取水口弁４５を閉、排水用弁４８ａ，４８ｂ…を適宜開、排水口弁４６を開にしてバラストポンプ４を運転すると、時間が経って汚れたバラスト水は、各バラストタンク２ａ，２ｂ…から排水配管４２へ排水され、浄化されたバラスト水ｂとして排水口４３から海洋へ排水される。
【００４９】
揚水時、船舶ｓの運行中、排水時のいずれにおいても、海水やバラスト水は、フィルター５、キャビテーション発生器６、バラストポンプ４、殺菌装置７の順で図４中の矢印Ａで示す方向に流れる。
【００５０】
以上のようにバラスト水浄化装置４１では、キャビテーションによる水生生物の破壊は、海水ｗを各バラストタンク２ａ，２ｂ…に取り入れる際だけでなく、バラスト水ｂを海洋に排出する際、または船舶ｓの運行中にも実施できる。
【００５１】
また、図２で説明したキャビテーション発生器６の変形例として、図５に示すようなキャビテーション発生器５１を用いてもよい。キャビテーション発生器５１は、キャビテーション発生部５２の上流側に、キャビテーション発生部５２よりも流路断面積が大きい減速槽５３を接続すると共に、キャビテーション発生部５２の下流側に、キャビテーション発生部５２よりも流路断面積が大きいキャビテーション消去槽５４を接続して構成される。
【００５２】
キャビテーション発生部５２は、図２の突起２１を有し、両端にフランジ５６，５６を設けた揚水配管５５を複数本（図５では２本）直列接続し、これを複数本（図５では少なくとも上下方向に３本）並列配置して構成される。
【００５３】
キャビテーション発生器５１では、減速槽５３で揚水配管３からの海水ｗの流速を一時的に下げ、キャビテーション発生部５２で海水ｗの流速を上げてキャビテーションを発生させ、キャビテーション消去槽５４で海水ｗの流速を再び下げてキャビテーションを消去する。
【００５４】
このキャビテーション発生器５１は、揚水配管５５の両端にフランジ５６，５６を設けた構造なので、キャビテーションで浸食された揚水配管５５のみを容易に交換できる。また、揚水配管５５を複数本直列接続することで、キャビテーションの発生量が増加するため水生生物の破壊効率が向上し、揚水配管５５を複数本並列接続することで、海水ｗの流量を増加できる。
【００５５】
さらに、キャビテーション発生部５２で発生したキャビテーションがキャビテーション消去槽５４により消去されるので、キャビテーション発生器５１よりも下流側の揚水配管３やバラストポンプの損傷を確実に防止できる。
【００５６】
次に、第２の実施の形態を説明する。
【００５７】
図６に示すように、バラスト水浄化装置６１は、バラストポンプ４の吐出側の揚水配管３に海水ｗをろ過するフィルター５を接続すると共に、そのフィルター５の下流側にキャビテーション発生器６を接続して主に構成される。
【００５８】
このバラスト水浄化装置６１は、図１のバラスト水浄化装置１のバラストポンプ４をフィルター５の上流側の揚水配管３に接続し、バイパス配管８、調整弁９、圧力センサ１０を省略したものである。
【００５９】
バラスト水浄化装置６１によっても、バラスト水浄化装置１と同様の作用効果が得られる。また、バラスト水浄化装置６１は、バラストポンプ４の吐出側にキャビテーション発生器６が接続されるため、バラスト水浄化装置１に比べ、キャビテーションが若干発生しにくいが、バラストポンプ４のキャビテーションによる損傷を確実に防止できる。
【００６０】
バラスト水浄化装置６１を船内に設置する場合、例えば、図７に示すバラスト水浄化装置７１のように、図４のバラスト水浄化装置４１におけるバラスト水浄化装置１を構成する部分の代わりに、図６のバラスト水浄化装置６１を構成する部分を設置すればよい。
【００６１】
この場合、下流側の排水配管４２は、バラストポンプ４の上流側の揚水配管３と接続され、バラストポンプ４から殺菌装置７までは揚水配管３と共通の配管であり、殺菌装置７の下流側の揚水配管３から分岐されて排水口４３に至る。
【００６２】
バラスト浄化装置７１の動作もバラスト水浄化装置４１と同様である。揚水時、船舶ｓの運行中、排水時のいずれにおいても、海水やバラスト水は、バラストポンプ４、フィルター５、キャビテーション発生器６、殺菌装置７の順で図７中の矢印Ｂで示す方向に流れる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の好適な第１の実施の形態を示すバラスト水浄化装置のブロック図である。
【図２】図１に示したキャビテーション発生器の一例を示す概略図である。
【図３】図１に示したキャビテーション発生器の一例を示す概略図である。
【図４】図１に示したバラスト水浄化装置を船内に設置した一例を示す概略図である。
【図５】図２に示したキャビテーション発生器の変形例を示す概略図である。
【図６】第２の実施の形態を示すバラスト水浄化装置のブロック図である。
【図７】図６に示したバラスト水浄化装置を船内に設置した一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  バラスト水浄化装置
２  バラストタンク
３  揚水配管（配管）
４  バラストポンプ
５  フィルター
６  キャビテーション発生器（キャビテーション発生手段）
７  殺菌装置
【図１】
2006212513.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006212513.tif 000006
【図５】
2006212513.tif 000007
【図６】
2006212513.tif 000008
【図７】
2006212513.tif 000009