(57)【要約】バラスト水を処理するための方法およびシステムが提供される。船の航海中、船のバラストタンクの既存の通気口に減圧が直接かけられる。かけられた減圧は、平方インチあたり約−２乃至−４ポンドの範囲である。さらに成功を確実にするために、（１）バラスト水に溶解している酸素と、（２）バラスト水に含まれる選択された生物のための食物源とを消費するために、生物をバラスト水タンクに添加してもよい。すべてのシステムが既存の通気口に連結されるので、船のバラスト水タンクの改良は必要とされない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラスト水処理方法であって、船の航海中、船のバラスト水タンクの既存の通気口に直接減圧をかけるステップを具え、前記減圧が、平方インチあたり約−２乃至−４ポンドの範囲であることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記かけるステップが、前記減圧を調節するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記バラスト水タンクがバラスト水を収容するとともに、前記方法がさらに、（１）前記バラスト水に溶解された酸素と、（２）前記バラスト水に含まれる選択された生物の食物源とを消費するために、生物を前記バラスト水タンクに添加するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記添加するステップが、前記既存の通気口経由で前記生物を前記バラスト水タンクに添加するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、前記かけるステップの間に、前記添加するステップが行われることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法において、前記バラスト水タンクが前記バラスト水で満たされた後、前記添加するステップが少なくとも１回行われることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３に記載の方法において、前記選択された生物が、好気性生物であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法において、前記生物は、前記バラスト水が放出される生態系に無害であるよう選択されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法がさらに：
前記既存の通気口で、少なくとも１のガスのレベルを監視するステップと；
前記レベルが前記少なくとも１のガスの容認できない量を示す場合、警報信号を生じるステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
バラスト水処理方法であって：
バラスト水を収容する船のバラスト水タンクの既存の通気口に、直接減圧をかけるステップであって、前記減圧が、平方インチあたり約−２乃至−４ポンドの範囲であるステップと；
（１）前記バラスト水に溶解している酸素と、（２）前記バラスト水に含まれる選択された生物のための食物源とを消費するために、生物を前記バラスト水タンクに添加するステップと；
前記既存の通気口で、少なくとも１のガスのレベルを監視するステップと；
前記レベルが、前記少なくとも１のガスの容認できない量を示す場合、警報信号を生じるステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記かけるステップが、前記減圧を調節するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、前記添加するステップが、前記既存の通気口経由で前記生物を前記バラスト水タンクに添加するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法において、前記かけるステップの間に、前記添加するステップが行われることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法において、前記バラスト水タンクが前記バラスト水で満たされた後、前記添加するステップが少なくとも１回行われることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の方法において、前記選択された生物が、好気性生物であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載の方法において、前記生物は、前記バラスト水が放出される生態系に無害であるよう選択されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
バラスト水処理方法であって：
バラスト水を収容する船のバラスト水タンクの既存の通気口に、安全弁を設けるステップであって、漏損空間が、前記既存の通気口と前記バラスト水の表面との間に規定され、前記安全弁は、（１）前記漏損空間の減圧が平方インチあたり約−２乃至−４ポンドの範囲から選択された値を越える場合、自動的に開放し、（２）必要に応じて開放するよう構成されるステップと；
前記安全弁と前記バラスト水の表面と間の位置で、前記既存の通気口に直接減圧をかけるステップであって、前記減圧が、前記漏損空間に作用するステップと；
（１）前記安全弁が必要に応じて開放され、（２）前記減圧が、前記既存の通気口にかけられるとき、前記安全弁を通して生物を前記バラスト水タンクに添加するステップであって、前記生物が、（１）前記バラスト水に溶解している酸素と、（２）前記バラスト水に含まれる選択された生物のための食物源とを消費するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法がさらに：
前記安全弁と前記バラスト水の表面との間で、少なくとも１のガスのレベルを監視するステップと；
前記レベルが、前記少なくとも１のガスの容認できない量を示す場合、警報信号を生じるステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、前記選択された生物が、好気性生物であることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法において、前記生物は、前記バラスト水が放出される生態系に無害であるよう、前記生物が選択されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
バラスト水処理システムであって：
バラスト水を収容するバラスト水タンクの既存の通気口に連結されるよう適合されるハウジングであって、漏損空間が前記バラストタンクの表面の上方に規定され、前記ハウジングが、前記通気口に連通する第１および第２の流路とを規定しているハウジングと；
前記第１の流路に減圧をかけるための前記ハウジングに連結される減圧源であって、前記減圧が、前記漏損空間に作用する減圧源と；
前記第２の流路に取り付けられ、（１）前記第１の流路の前記減圧が、前記平方インチあたり約−２乃至−４ポンドの範囲から選択される値を越える場合に、空気を大気に開放し、（２）前記減圧が前記第１の流路にかけられるとき、必要に応じて空気を大気に開放するよう構成される安全弁とを具えることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２１のシステムがさらに、前記安全弁と前記バラスト水の表面との間の少なくとも１のガスのレベルを監視し、前記レベルが、前記少なくとも１のガスの容認できない量を示す場合、警報信号を生じる手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２１のシステムがさらに、（１）前記安全弁が必要に応じて開放され、（２）前記減圧が、前記通気口にかけられるとき、前記安全弁を通して前記バラスト水タンクに添加されるよう適合される生物を具え、前記生物が、（１）前記バラスト水に溶解された酸素と、（２）前記バラスト水に含まれる選択された生物のための食物源とを消費することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条に基づいて、２００６年５月９日に出願された米国仮特許出願第６０／７９８，７６０号の優先権の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、バラスト水の処理に関し、特に、周囲の環境に放出されると有害である様々な微生物種を調整または除去するために、外航船のバラストタンク内のバラスト水を「現場」で処理する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
土地固有ではない、厄介および／または有害な水生微生物種が、外国の港から船によって運ばれたバラスト水によって領海へと放出される。これらの微生物は、ライフサイクル（すなわち、始めは幼生、そしてプランクトン、最後に成熟した生物体として）を通して酸素を必要とする主に好気性微生物である。これらの好気性微生物は、船のバラストタンクに収容された海水に存在する「溶融した」大気から必要な酸素を得る。海水中の溶解空気は、水の原子と化学的に結合されない酸素を含む地球大気圏に存在するすべての構成ガスを含む。したがって、海水中の溶解酸素は、水生生物を維持するのに自由に利用可能となってしまう。
【０００４】
船のバラスト水中の溶解酸素を除去するために、米国特許第６，７２２，９３３号は、酸素減損ガスをバラスト水に導入すると同時に、バラストタンクの漏損空間を減圧する閉ループシステムを開示する。しかしながら、このシステムは、バラストタンクにとって費用のかかる改造を必要とする。
【発明の概要】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、バラスト水処理のための方法およびシステムを提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、船のバラスト水中の水生微生物の有害および／または厄介な種を除去する「現場」バラスト水処理方法およびシステムを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる別の目的は、バラストタンクの改造を必要としない効率的なバラスト水処理方法およびシステムを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的および利益は、以下の明細書および図面において、さらに明確となるであろう。
【０００９】
本発明によると、バラスト水処理方法は、航海中、船のバラスト水タンクの既存の通気口に直接減圧をかけるステップを含む。このかけられた減圧は、平方インチあたり約−２乃至−４ポンドの範囲である。さらに成功を確実にするために、無害または有益な生物を前記バラスト水タンクに加えてもよい。前記生物は（１）前記バラスト水に溶解された酸素と、（２）前記バラスト水に含まれる選択された好ましくない生物のための食物源とを消費するよう選択される。ハードウェアの観点から、すべてのシステム構成要素は、前記バラスト水タンクの既存の通気口に連結されるので、船のバラスト水タンクの改造は必要とされない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の別の目的、特徴、および利点は、以下の好ましい実施形態の説明と図面を参照することにより明らかになり、複数の図面において、対応する参照符号は対応する部材を示している。
【図１】図１は、航海中の従来型バラスト水タンクの概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例によるバラスト水処理システムを具えるバラスト水タンクの概略図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施例によるバラスト水処理システムを具えるバラスト水タンクの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで図面、特に図１を参照すると、航海中の船１０（例えば、船、荷船など）の一部が示されている。さらに具体的には、船の従来型バラスト水タンク１２が示されている。バラスト水タンク１２の形状と寸法は、本発明の限定とはならない。さらに、船１０のこのようなバラスト水タンクの数は、本発明の限定とはならない。バラスト水タンク１２の本質的な特徴と機能は、従来技術において周知である。簡潔および一般的に、船１０が操作可能である場合、バラスト水タンク１２は、タンク１２の所望のレベルまでバラスト水１４で満たされている。バラスト水１４の表面１４Ａ上方の、バラスト水タンク１２の空間は漏損空間１６として知られている。漏損空間１６に連通する通気口１８は、漏損空間１６にあるガスを周辺雰囲気へ放出可能である。ここで用いられる「漏損空間」という用語は、図１に示されているケースに限定されないことを理解されたい。すなわち、バラスト水タンクが完全にバラスト水で満たされた場合、漏損空間は、バラスト水タンクの通気口の空間を定義する。
【００１２】
本発明は、バラスト水１４に元から存在する（図示せず）様々な有害／厄介な微生物を除去するシステムおよび方法である。一般的に、これらの有害／厄介な微生物は、バラスト水１４の大元の（すなわち、船１０がその航海を始めた）環境に固有であるが、バラスト水１４が放出される（すなわち、船１０がその航海を終える）環境に固有ではない。さらに、この有害／厄介な微生物は、食物源である他の生物の存在と同様、一般的には、バラスト水１４に溶解された酸素の存在を必要とするような好気性である。したがって、本書では、有害／厄介な微生物は、好気性微生物のことを言う。具体的な好気性微生物とそれらの食物源は、バラスト水１４の地理的起源によって異なる。さらに、具体的な好気性微生物と関連した環境への影響のレベルは、バラスト水１４が放出される地理的領域と関連しうる。したがって、本発明の以下の記載は、特定の好気性微生物に向けられたものではない。もっとも、本発明の大きな利点は、その起源を問わず、いかなるバラスト水の処理にも適応しうる能力である。
【００１３】
ここで図２を参照すると、本発明の「現場」バラスト水処理システムの実施例は、バラスト水タンク１２に取り付けられて示されている。通常、本発明は、バラスト水タンク１２の既存の通気口１８に容易に設けられる。すなわち、バラスト水タンク１２の改造は不要であり、一方で既存の通気口１８へは最小限の改造が必要となるか、改造が不要である。さらに具体的には、Ｙ−アダプタハウジング２０が通気口１８の外側または上端部に連結されている。このような連結は、本発明の範囲から逸脱することなく、永久的な形態（例えば、溶接または接着された形態）または脱着可能な形態（例えば、ねじ切り、スナップ式、くさび式の形態等）であり得る。ハウジング２０はそこを通る２つの流路を規定する。第１の流路は減圧源２２に連結され、作動時には、通気口１８／漏損空間１６に減圧を生じさせる。第２の流路は、特定圧力までは閉じられたままであり、圧力がそれを越えると開くよう構成された安全弁２４（すなわち、図２の“ＰＲＶ”の表示）を組み込んでいる。
【００１４】
バラスト水１４を処理するために、減圧源２２と安全弁２４は、船１０の航海中、通気口１８／漏損空間１６に低レベルの減圧をかけるよう連係する。平方インチあたり約−２乃至−４ポンドの範囲の低レベルの減圧は、（１）漏損空間１６の外へガスを排出し、（２）長い船１０の航海期間にわたり、バラスト水１４から溶解酸素を抜き出すよう機能する。結果として、バラスト水１４に一般的に存在する好気性微生物は、溶解酸素源が低レベルの減圧によって減少または除去されるにつれて、ゆっくりと死滅していく。船１０の航海の終了までに、本発明の目標は、酸素低減バラスト水１４に、好ましくない好気性微生物が完全または実質的に存在しないようになることである。好気性微生物のいくつかは、無気的に生在しうることに注目されたい。しかしながら、このような無気性微生物は、バラスト水が相対的に酸素が豊富な水環境に放出されると死滅する。
【００１５】
安全弁２４があると、上記範囲から所望の減圧になると開放されるよう設定されているので、通気口１８／漏損空間１６での減圧が調整される。安全弁２４によって確保された低レベルの減圧はまた、バラスト水タンク１２の構造の完全性を保証する。このように、本発明は、バラスト水タンク１２のいかなる改造も必要とすることなく「現場」でバラスト水１４を処理する。
【００１６】
本発明はまた、通気口１８／漏損空間１６に存在するガスの種類を監視する手段を具えうる。それに応じて、ハウジング２０は、１またはそれ以上のガスを感知しうる１またはそれ以上のセンサ３０を組み込むことができる。一般的にセンサ３０は、感知される１またはそれ以上のガスのレベルが、容認できる基準にあわない場合、アラーム（例えば、可聴、可視など）をトリガするよう用いられるガスモニタ３２に連結される。
【００１７】
本発明の方法およびシステムはさらに、バラスト水１４の酸素と好気性微生物の食物源を消費するバラスト水１４中に、環境的に安全な生物を導入することにより改善されうる。好気性微生物の酸素と食物を除去することによって、好ましくない好気性微生物は、窒素および／または餓死により死滅することになる。このような生物の添加が、上記低レベルの減圧と組み合わされると、バラスト水処理への新規な２方向からの「現場」アプローチが達成される。
【００１８】
バラスト水に添加されるべき生物は、酸素と好気性微生物の食物源とを消費するよう選択可能であり、さらに死滅した好気性微生物を消費するよう選択可能である。バラスト水１４に添加される生物は、バラスト水１４中の異なる種類の好ましくない好気性微生物と闘えるように、異なる種類の生物の混合または「カクテル」とすることができる。選択される生物の具体的な種類は「処理された」バラスト水１４が放出される生態系と同様、バラスト水１４に存在する好気性微生物の種類によるであろう。すなわち、選択される生物は、放出／処理されたバラスト水を受け取る生態系にとって環境的に安全であるべきである。このような選択は当業者によって理解されるものであり、本発明を限定するものではない。
【００１９】
ここで図３を見ると、上記２方向からのアプローチを実施する「現場」バラスト水処理システムの実施例が図示されている。前述の要素が図示されているが、再度の説明は行わない。さらに、センサ３０とガスモニタ３２が示されているが、２方向からの水処理のアプローチには必須ではない。
【００２０】
図３において、本発明は、減圧が減圧源２０によってかけられる際に、必要に応じて開放可能な安全弁２６を具える。図示された例において、安全弁２６は、弁座機構２６Ａと、弁座機構２６Ａに連結されたばね仕掛けの軸２６Ｂと、軸２６Ｂに連結されたアクチュエータ２６Ｃと、弁座機構２６Ａの外部の位置に形成された弁口２６Ｄとを具える。作動時に、軸２６Ｂによって提供されるばね力は、減圧（通気口１８に面する弁座機構２６Ａ側）が所望の低レベルの減圧を越えた場合に、自動的に打ち負かされる。このポイントで、通気口１８／漏損空間１６は弁口２６Ｄを経由して大気へと通気され、これにより、タンクの構造の完全性を維持し、確実にするために、通気口１８／漏損空間１６での減圧を低下させることができる。
【００２１】
安全弁２６の開放は、アクチュエータ２６Ｃを持ち上げることによって達成され、これにより弁座機構２６Ａを開口させる。アクチュエータ２６Ｃにかけられる持ち上げ力は、手動による力（すなわち、その場のオペレータによって）や、自動化システム（図示せず）による機械的にかけられた力であってもよい。バラスト水処理のため弁２６が開放される際、矢印４２で示されるように、上記生物４０が弁口２６Ｄを経由してバラスト水１４の中に添加される。さらに具体的には、減圧源２０の作動中は、弁２６は開放される。結果として、大気圧の空気が、開口した弁座機構２６Ａを通り、ハウジング２０／通気口１８を通り、漏損空間１６中へと流れる。生物４０はこの時に添加され、バラスト水１４の表面１４Ａ上に分配される。これにより添加された生物が面１４Ａを広くカバーすることとなり、最終的に、バラスト水１４を通り、生物がそこに沈む。必要ならば、分配ダイバータまたはベーン（図示せず）を通気口１８に設置して、さらに表面１４Ａ上の生物４０の分配を促進するようにしてもよい。さらに、自動化システムを用いて、弁２６のオンデマンド開放を制御するように、弁口２６Ｄを通る生物４０の分配を自動化してもよい。実際に、弁２６の開放と同時の生物４０の分配は、単一の自動化システムによって調整可能である。すべてのケースにおいて、生物が添加されると、弁２６は閉じられ、その標準的な自動“圧力開放”機能を呈する。
【００２２】
酸素と食物源を消費する生物は、バラスト水１４がバラスト水タンク１２にあると、１またはそれ以上（必要ならば）の回数添加することができる。すなわち、いくつかのアプリケーションは、生物を一回添加すればよいが、別のアプリケーションは、生物を複数回または定期的に添加することを必要とするかもしれない。さらに、別のアプリケーションは、異なる生物を異なる回数添加することを必要とするかもしれない。したがって、生物が添加される回数は、本発明を限定するものではない。
【００２３】
本発明の利益は非常に多い。本書に記載されるバラスト水処理のアプローチは、バラスト水タンクのいかなる改造も必要としない。バラスト水が「現場」で処理される際に、嵩張る保持または処理タンクは必要とされない。すべてのシステム構成要素は、バラスト水タンクの既存の通気口に容易に連結される。このように、本発明は、船産業によって容易に採用されうる簡易で、安価で、効果的なバラスト水処理アプローチを提供する。
【００２４】
本発明は、特定の実施例に関連して記載されてきたが、上記教示の下に、当業者は多くの変化や変更を容易に理解しうる。したがって、付随のクレームの範囲内で、具体的に記載された以外に、本発明が実施されてもよいことを理解されたい。
【００２５】
新規な、米国特許によって保証されるよう望まれるクレームは以下の通りである。
【図１】
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【図２】
2010520047.tif 000004
【図３】
2010520047.tif 000005
【国際調査報告】
2010520047.tif 000006