(57)【要約】  本発明は、大量の水の中に存在する汚染水棲生物を減少させる方法を提供する。その方法は、水棲生物によって汚染された開放水域から、直径が変化する導管システムを備える反応器ユニットを通して水をポンプ給送するステップであって、そのシステムの或る箇所で該直径が変化し、その箇所の水の速度ヘッドを増加させることによって、水の圧力ヘッドを大気圧より低いレベルまで低下させそれにより気泡を発生させるように該直径が変化するステップを含む。又、本発明は該方法に使用する装置も含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大量の水の中に存在する汚染水棲生物を減少させる方法であって、
水棲生物によって汚染された開放水域から細長い導管システムを通して水をポンプで汲み上げるステップであり、前記水が、前記システム中の全ての箇所で同じ体積流量を有し、前記システムの如何なる箇所でも圧力ヘッド及び速度ヘッドを有するステップと、前記水をタンクに導き入れるステップとを含む方法において、
導管システムを備える反応器ユニットを通して前記水をポンプ給送するステップであり、前記導管システムが、前記水の圧力ヘッドを大気圧より低いレベルまで低下させ、もって、前記水の速度ヘッドを増加させることによって、該導管システムの第１の箇所にて気泡を発生させるように直径が変化している、ステップを特徴とする方法。
【請求項２】
前記水が、前記反応器ユニットを通って給送された後、船のバラストタンクに注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反応器の下流で前記導管システムに直列に配置されたポンプを用いて、前記水が、前記反応器を通して排出される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
水が、１秒当たり２〜３．５メートルの平均速度で前記反応器を通ってポンプ給送される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
水が、１秒当たり約３メートルで前記反応器を通ってポンプ給送される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
水が、１時間当たり１６０〜３２０ｍ３の体積流量で前記反応器を通ってポンプ給送される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
水が、１時間当たり約２８０ｍ３の体積流量で前記反応器を通ってポンプ給送される、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
水が、１時間当たり４５０〜１０００ｍ３の体積流量で前記反応器を通ってポンプ給送される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
水が、１時間当たり約６４０ｍ３の体積流量で前記反応器を通ってポンプ給送される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記反応器を通過する水１リットル当たり０．４〜１．０ミリグラムの量で前記水に次亜塩素酸ナトリウムを導入するように、前記水が前記反応器内で電気分解される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
オゾンが、前記反応器を通過する前記水に導入される、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記オゾンが、１リットル当たり０．００１〜０．１ｇの量で前記水に導入される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
オゾンが、１リットル当たり約０．０１ｇの量で前記水に導入される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記オゾンが船内で生成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記オゾンが、コロナ放電オゾン発生法によって生成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記水に気泡を発生させる前に、前記オゾンが前記水に導入される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
キャビテーションと電気分解の組合せによって前記水に気泡を発生させることにより、ＩＭＯバラスト水条約２００４の付属書「Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｓｈｉｐｓ’Ｂａｌｌａｓｔ  Ｗａｔｅｒ  ａｎｄ  Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ」の規定Ｄ−２に定められた基準に合致するように生存生物の濃度を減少させた後に前記処理済の水を前記船内のバラストタンクに注入するステップを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
水塊中の水棲生物を減少させる装置であって、上流端及び下流端を有し、前記水が一定の体積流量でその中を流れることができるように構成された細長い導管システムを有する反応器を備える装置において、
前記導管システムが、
ほぼ円錐台形を有し、第１の直径を有する第１の開口を画成する下流端、及び前記第１の直径より大きい第２の直径を有する第２の開口を画成する上流端を有する第１の先細部分と、
前記第１の直径より大きい第３の直径を有するほぼ円筒形の第１の反応器部分であって、前記導管システムの直径が前記先細部分の前記第１の開口の下流で突然直ちに増加するように、放射状になされた連結具によって前記第１の先細部分の前記下流端に連結された第１の反応器部分と
を備える部分を画成し、
前記第１の直径が、前記導管システムを通って下流へ流れる水にキャビテーションを起こさせる寸法になっていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記反応器ユニットの下流で前記導管システムに直列に配置されたポンプを備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記反応器が、前記反応器を通る水を電気分解するように構成された少なくとも１対の電極を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記反応器がオゾン吹込手段を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記オゾンが、コロナ放電によって生成される、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
作動中、前記導管システムを通る前記水の流路に沿う２〜３メートルの距離に亘って、連続的又は間歇的に、前記水に気泡を発生させるように寸法が決められ構成されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
作動中、１〜５秒の時間に亘って、連続的又は間歇的に、前記水に気泡を発生させるように寸法が決められ構成されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
作動中、約５秒の時間に亘って、連続的又は間歇的に、前記水に気泡を発生させるように寸法が決められ構成されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
前記反応器が複数のモジュールを備え、各モジュールが、前記反応器を通って流れる水を電気分解するように構成された少なくとも１対の電極、前記流れる水にキャビテーションを引き起こす手段、又はオゾン吹込手段のうちの１つを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
前記反応器が、互いに直列に連結された複数の前記モジュールを備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記反応器が、前記モジュールの１つを前記モジュールの別の１つに接続するパイプ部分によって直列に接続されている複数の前記モジュールを備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記反応器を通って流れる水を電気分解するように構成された少なくとも１対の電極、前記流れる水にキャビテーションを引き起こす手段、又はオゾン吹込手段のうちの１つを備えるモジュールであって、請求項２６に記載の反応器ユニットに備え付けられるように構成されているモジュール。
【請求項３０】
複数の請求項２９に記載のモジュールを備え、請求項２６に記載の装置に組み付けられるように構成された組立用品一式。
【請求項３１】
マニホルドを介して並列に接続された複数の請求項１８に記載の反応器を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に存在する水棲生物を死滅させ、又はそれらがコロニーとして成長できない程度にまでそれらの数を減少させることによって、それら水棲生物を排除するための水処理に関する。本発明は、船が搭載するバラスト水の処理に特に使用されるが、バラスト水は、それが入れられた場所から遠く離れた海又は湖に廃棄されると、環境へ望ましくない影響を及ぼし得る。
【背景技術】
【０００２】
近年の船は、一般に、その船体内のタンク中にバラスト水を載せて、船をバランス、安定化させ、その運動性を向上させる。積荷が積載され、船の吃水が下がると、バラスト水は排出される。同様に、積荷が降ろされると、所望の釣合いを維持するために、バラスト水をバラストタンクにポンプ注入する。
【０００３】
そのために船にポンプ注入され、船からポンプ排出される水は大量であり、バラスト水がそこから搭載されそこに排出される水域には非常に多様な種の生物が生息しているので、しばしば遠く離れた場所から持ち込まれた外来種が、海水にも又淡水にも放出されることが長く行われてきたことは周知のことである。これら生物は、それらの生育過程のあらゆる段階にある、微小プランクトン種からかなり大きな遠洋魚までの範囲に亘り、様々な病原性バクテリア及び微生物（原生動物）を含む。それらの或るものにとっては、それらが到達した水域に自然の捕食者が殆ど存在せず、それらがその水域に適切な食料源を見付ければ、それらは新しい彼らの領域を急速にコロニー化し、そこを支配し始め得る。即ち、それらは厄介者になり、それらの新しい生息域の生態環境の安定性に対して脅威になり得る。
【０００４】
この問題は、水中環境に対する重大な脅威として世界的に認識されており、国際海事機関（「ＩＭＯ」）は、所有船舶のバラスト水の生物殺滅を厳格且つ系統的に段階を踏んで船主に行わせる効力を有する条約を２００４年２月に採択した。その条約は批准の過程にあり、それに適用され、それを実行するための技術上の具体的な対策は、今なお検討中である。
【０００５】
本出願人は、以前、南アフリカ共和国特許出願第２００５／１０４７３号（国際公開第２００７／０４９１３９号パンフレットによって２００７年５月３日に公開）を出願し、それには、電気分解によって生成される塩素及び他のガスによって起こされる化学的殺生物作用並びにオゾンの導入を組み合わせたキャビテーションに基づくバラスト水処理システムが記載されている。これらプロセスのそれぞれを個々にバラスト水の処理に使用することについては周知であり、南アフリカ共和国特許出願第２００５／１０４７３号が出願された時点ではそのように行われていたが、該出願に開示された組合せは知られておらず、これらプロセス間の相互作用の効果は未知又は理解されていなかった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、船に搭載されたバラスト水を処理する方法が提供され、その方法は、船が位置する水域から船内に設けられた管路の取入口に水を引き込む（必須ではないが、通常、水域に流体連通する海水箱から）ステップと、管路に沿って、且つ、水がその反応器を通ると水にキャビテーションを起こすように構成されたキャビテーション発生反応器を通して水を流すステップと、その水を、管路を通して、船内のバラストタンクに注ぎ込むステップとを含み、その方法は、キャビテーション発生反応器の下流に管路に直列に配置されたポンプを用いて、管路を通して水を流すことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、船に搭載されたバラスト水を処理する方法が提供され、その方法は、反応器を通して水をポンプ給送するステップと、反応器を通過する水１リットル当たり０．４〜１．０ミリグラムの量で水に次亜塩素酸ナトリウムを導入するように、水を反応器内で電気分解するステップと、反応器内の水に気泡を発生させる（ｃａｖｉｔａｔｅ）ステップとを含む。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、船に搭載されたバラスト水を処理する方法が提供され、その方法は、或る濃度の生存生物をその中に有する水を、船が位置する水域からポンプで汲み上げるステップと、キャビテーションと電気分解の組合せによって水に気泡を発生させることにより、ＩＭＯバラスト水条約２００４の付属書「Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｓｈｉｐｓ’Ｂａｌｌａｓｔ  Ｗａｔｅｒ  ａｎｄ  Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ」の規定Ｄ−２に定められた基準に合致するように生存生物の濃度を減少させるステップと、処理済の水を船舶内のバラストタンクに注ぎ込むステップとを含む。
【０００９】
水は、１時間当たり１６０〜３２０ｍ３、好ましくは１時間当たり約２８０ｍ３の体積流量で反応器を通してポンプ給送することができる。或いは、大きい方の反応器の場合には、水は、１時間当たり４５０〜１０００ｍ３、好ましくは１時間当たり約６４０ｍ３の体積流量で反応器を通してポンプ給送することができる。水は、１秒当たり２〜３．５メートル、好ましくは１秒当たり約３メートルの平均流束で反応器を通してポンプ給送することができる。
【００１０】
電気分解反応は、水１リットル当たり０．４〜１．０ミリグラムの量、好ましくは水１リットル当たり０．５ミリグラムの量で次亜塩素酸ナトリウムを生成するように構成することができる。
【００１１】
更に、オゾンを水に導入することができる。オゾンは、１リットル当たり０．００１〜０．１ｇの量、好ましくは１リットル当たり０．０１ｇの量で水に導入することができる。オゾンは、好ましくはコロナ放電オゾン発生法によって船内で発生させることができる。或いは、オゾンは、紫外線オゾン発生法又は他の周知のオゾン発生法によって生成することができる。好ましくは、オゾンは、水に気泡が発生させられる前に水に導入される。
【００１２】
水には、反応器を通る水の流路に沿う２〜３メートルの距離に亘って、連続的又は間歇的のいずれにせよ、気泡を発生させることができる。水には、１〜５秒の時間に亘って、好ましくは約５秒の間、連続的又は間歇的のいずれにせよ、気泡を発生させることができる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、船のバラスト水を処理するように構成された装置であって、船の海水箱とバラストタンクとの間に延在する管路中に直列に配置され、その反応器を通って流れる水にキャビテーションを発生させるように構成されたキャビテーション発生反応器と、海水箱からバラストタンクまでの管路に沿って、キャビテーション発生反応器を通して水をポンプ給送するポンプとを備える装置が提供され、その装置は、ポンプが、キャビテーション発生反応器の下流に管路に直列に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、船のバラスト水を処理するように構成された装置であって、船の海水箱とバラストタンクとの間に延在する管路に直列に配置するのに適した反応器であり、海水箱からバラストタンクへ、反応器を通って流れる水を電気分解するように構成された少なくとも１対の電極を備える反応器と、流れる水にキャビテーションを起こさせる手段とを備える装置が提供される。
【００１５】
キャビテーションを起こさせる手段には、反応器内の導管の直径の変化、並びに、水の流路内に配置され、キャビテーションを起こすようになされた翼、板、及び／又は他の障害物が含まれ得る。
【００１６】
本装置は、水から粒子状物質を除去するのに適したフィルタを更に備え得る。
【００１７】
反応器は複数のモジュールを備え得、各モジュールは、海水箱からバラストタンクへ、反応器を通って流れる水を電気分解するように構成された少なくとも１対の電極、流れる水にキャビテーションを起こさせる手段、又はオゾン吹込手段のうちの１つを備える。
【００１８】
反応器は、互いに直列に連結された複数の前記モジュールを備え得る。
【００１９】
或いは、場所や他の制約の結果として有効な場合、反応器は、前記モジュールの１つを前記モジュールの別の１つに接続するパイプ部分によって直列に接続されている複数の前記モジュールを備え得る。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、上記に定義された反応器に組み上げられるように構成された複数の前記モジュールを備える組立用品一式が提供される。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、マニホルドを介して並列に接続された複数の本明細書に記載の反応器を備える装置が提供される。
【００２２】
この明細書中の用語「反応器」は、管路部分に直列に配置され、水処理プロセスが適用されるシステムを示すのに用いられ、そのプロセスは電気分解、殺生物性ガスの直接吹込み、又はキャビテーションとする。本出願人は、これらプロセスを組み合わせて適用することを意図し、したがって、一般に、これらのプロセスの２つ以上が適用される単体装置として「反応器」に言及する。但し、各モジュールが本明細書に定義される「反応器」を構成する、この明細書に記載されるモジュール式配置の場合には、単数形の「反応器」への言及は、そのようなモジュールの組合せに言及しているものと理解されるべきである。又、「キャビテーション発生」反応器への言及は、その反応器を通って流れる水にキャビテーションを発生させるように構成された反応器を指すことを意図するものであり、したがって、本明細書で言及される「キャビテーション発生反応器」は、電気分解を適用する手段、又は殺生物性ガスを直接吹き込む手段を追加して備える場合もあり、備えない場合もあることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】船内で使用するために据え付けられた、本発明による水処理システムの概略説明図である。
【図２】本発明による反応器の側面図である。
【図３】長手方向断面で示された、図２の反応器の側面図である。
【図４】図２の反応器の縮尺した透視図である。
【図５】図２の反応器の第１のモジュールの透視図である。
【図６】分解組立図を含む、図２の反応器の第２のモジュールの縮尺した透視図である。
【図７】図２の反応器の第３のモジュールの端面図である。
【図８】図７に示された第３のモジュールの側方断面図である。
【図９】図７に示された第３のモジュールの透視図である。
【図１０】図２に示された反応器の第４のモジュールの透視図である。
【図１０Ａ】図１０に示された実施形態に替わる、第４のモジュールの代替実施形態の図である。
【図１０Ｂ】図１０に示された実施形態に替わる、第４のモジュールの代替実施形態の図である。
【図１０Ｃ】図１０に示された実施形態に替わる、第４のモジュールの代替実施形態の図である。
【図１１】図１に示されたシステム用の電気制御パネルのブロック図である。
【図１２】図８の電気制御パネルモジュールの輪郭図である。
【図１３】船内使用のために据え付けられ、１対のバラストタンクを有する船用に構成された、本発明の水処理システムの代替実施形態の概略説明図である。
【図１４】本出願人によって実施された試験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜１２に示される装置は、在来のバラストタンク及び在来のバラスト水ポンプを有する通常の遠洋航海船のバラスト水を処理するのに適した水処理装置の好ましい実施形態である。装置は、ＩＭＯ決議ＭＥＰＣ５３／２４の要求に適合するように設計された効率的でコスト効果を有するシステムを目指すものである。
【００２５】
装置は、海水箱１０１と船内に構築された１つ又は複数のバラストタンク１０２との間に延在する管路１００中に繋ぎ込まれた反応器１を備える。バラスト水ポンプ１０３が、やはり管路１００中、好ましくは反応器１の下流に接続されている。
【００２６】
反応器１は、電気制御パネルモジュール２００によって自動的に制御され、電気制御モジュール２００は１つ又は複数の遠隔監視装置２０１に接続されている。
【００２７】
本出願人は、現在、２つの型の反応器１を試験しており、それぞれ、６インチ（１５．２ｃｍ）のバラスト水パイプシステム及び１０インチ（２５．４ｃｍ）のバラスト水パイプシステムを有する船に据え付けるのに適合するものである。（２つの型の間の違いは一般には顕著でなく、指摘すること、又は熟練した読者が別様に理解し得る場合を除いては、この明細書では２つの型間に区別を付けない。）処理することのできる１時間当たりのバラスト水の量は、据え付けられる反応器の型に依存する。例えば、６インチの反応器は１時間当たり最大３２０ｍ３のバラスト水を処理し、１０インチの反応器は１時間当たり最大６４０ｍ３を処理することができる。
【００２８】
自動的作動及び遠隔監視によって、バラスト水の操作が進行している間、船員が通常の仕事を続けることが可能になる。更に、比較的規模が小さいので、装置更新工事に際し、本システムが最善の選択になる。反応器の出力能力を、特定の船に据え付けられているバラストポンプの能力に適合した処理速度能力まで拡張するために、反応器を組み合わせてマニホルドに組み込むことができる。又、モジュール構成は、反応器のモジュールを分割することができることによって、切れ切れで扱いにくい空間への据付けを可能にする。
【００２９】
反応器１は、３つのプロセスを用いて作動する。即ち、
−  オゾンの導入、
−  電気分解、
−  キャビテーション
である。
【００３０】
本発明のシステムでは、これらのプロセスの通常の作動には船上で生成されるエネルギーのみを必要とし、又、船の周囲の空気、及びそれ自体が処理される水以外の物質を取り入れる必要はない。
【００３１】
オゾンは、とりわけ細胞壁の攻撃において殺生物特性を有することが知られており、携行水の殺菌に長く使用されてきている。
【００３２】
海水の電気分解によって、水素と酸素、並びに、特に次亜塩素酸ナトリウムと限られた量のトリハロメタン及びブロモホルムなどの様々なガスが生成される。次亜塩素酸ナトリウムは、特に、殺生物特性を有することが知られている。更に、電流を水に通すことにより、ある種の生物には殺傷効果があると考えられる。
【００３３】
更に、キャビテーションの前にバラスト水の流れにガスを通すと、キャビテーション及びその効果が増強されると考えられる。
【００３４】
用語「キャビテーション」は、液体中に蒸気又はガスで満たされた空洞が形成されることを指し、又、水を一定圧力下で沸騰させたとき泡を形成する良く知られた現象、及び溶解ガスの放散によるシャンパン酒や炭酸清涼飲料の発泡を含む。しかし、本発明では、関連するキャビテーションは、周囲温度は変化することなく、流れるバラスト水の動力学的作用によって生成される局所的圧力降下によって発生する。こうしたキャビテーションは、爆発的な成長によって特徴付けられ、パイプライン中の低圧力と高速度の適切な組合せによって発生する。
【００３５】
更に、本発明の好ましい実施形態は又、バラスト水がバラストタンク１０２に入る前の管路１００に直列に配置されたフィルタ１０４を備える。
【００３６】
反応器１は、図２に示されるように、バラスト水ラインに対応することができる３１６Ｌステンレス鋼や任意の他の材料から製造され、３つのモジュール、即ち、第１のモジュール３００、第２のモジュール４００、第３のモジュール５００、及び第４のモジュール６００を備える。各モジュールは、Ｍ１２ステンレス鋼製ボルト、ワッシャ、及びナット（図示せず）を用いて他のモジュールに連結されている。完全な水密性が、耐水／耐化学性ガスケット（図示せず）をモジュール間に取り付けることによって達成されている。船のバラスト水管路１００への接続は、反応器１への入口３０１及び出口６０１それぞれの標準フランジを介する。耐水／耐化学性ガスケットがこれら接続部に用いられる。全てのフランジ、接手、ガスケット、及び溶接が、特定の圧力及び温度に対して、ＩＭＯの要求事項への適合性及び整合性を確認するために試験される。
【００３７】
反応器の内面は、セラミック吹付けエポキシタイプコーティングで処理されている。保護コーティングの目的は３つある。即ち、
−  反応器の内面を海水によって生じる腐食から守ること、
−  システム内で発生するキャビテーションによって生じる損傷から内面を守ること、及び
−  反応器の働きを助ける圧電作用力を発生させることによって、バラスト水の処理を助けること
である。
【００３８】
オゾンガスが、第１のモジュール３００に供給される。第１のモジュール３００及び第２のモジュール４００のそれぞれに、５つの電極が並んでいる（電極は図示されていないが、電極ハウジング３０２、４０１内に配置されている）。第２のモジュール４００、第３のモジュール５００、及び第４のモジュール６００は、それぞれキャビテーション板４０３、４１３、６０３を備え、第２のモジュール４００及び第４のモジュール６００のそれぞれは、センサ（ｐＨ及び水の塩度）を取り付け、又要すればそこから水のサンプルを採取することができるサンプルポイント４０２、６０２を有する。
【００３９】
図５に詳細に示されているように、第１のモジュール３００は、フランジ３０１を用いて管路１００に接続されている。第１のモジュール３００は、直径が実質的に管路１００の直径に対応する入口部分３０３を有する。入口部分３０３には、オゾンガス発生器２０２に作動的に接続されたオゾンガス取入口３０４が設けられている。オゾンガスは、ベンチュリインジェクタ（図示せず）を用いてバラスト水に吹き込まれる。第１のモジュール３００は、入口部分３０３に続いて、電気分解が行われる電気化学反応器部分３０５を有する。電気化学反応器部分３０５は、その上流端に、入口部分３０３から外向きに延出する環状板３０６を有する。電気化学反応器部分３０５は、入口部分３０３の下流に、環状板３０６から延出し、直径が入口部分３０３の直径に対して増加したマニホルド部分３０８を画成する円筒壁３０７を有する。引き続き下流に、電気化学反応器３０５は、中央パイプ部分３０９と、マニホルド部分３０８に流体連通し、外周に離隔配置された５つの電極ハウジングパイプ部分３０２とを有する。第１の環状板３０６には、その周りに等分に離隔配置され、電極ハウジングパイプ部分３０２に位置が対応する孔（図示せず）が設けられている。孔のそれぞれには、対応する電極の装着板（図示せず）が孔に嵌め込まれて備え付けられ、その装着板には１つ又は複数の電極（図示せず）が装着されている。作動に際し、電極装着板が孔に嵌め込まれ、電極が電極ハウジングパイプ部分３０２の中に延在する。電気化学反応器部分のこの配置によって、整備作業に際し電極に容易にアクセスできるようになる。第１のモジュール３００は、その下流端に、中央パイプ部分３０９及び電極ハウジングパイプ部分３０２から流体連通することができるオリフィス３１１をそこに有するフランジ３１０を備える。
【００４０】
第２のモジュール４００は、キャビテーションチャンバ４０４と、更に別の電気化学反応器４０５とを備える。第２のモジュール４００は、上流端４０６と、下流端４０７とを有する。第２のモジュールは、上流端４０６に、第１のモジュール３００に連結するためのフランジ４０８を備える。キャビテーションチャンバ４０４は、第１のモジュール３００のマニホルド部分３０８の直径にほぼ同じ直径を有する円筒部分４０９を備える。円筒部分４０９に続いて、キャビテーションチャンバ４０４は、円錐台部分４１０を有し、管路１００の直径に相当する直径を有する減少直径パイプ部分４１１に合致するまで直径が減少する。第２のモジュール４００は、キャビテーションチャンバ４０４内部に、第２のモジュール４００の長手方向軸に平行に延在し、１対の翼板４１３と、１対のキャビテーション板４０３とが取り付けられた４本のロッド４１２を備える。翼板４１２は、その外周に、作動中通過する水に螺旋旋回を与えるように傾斜した１組のブレードを有する。キャビテーション板４０３はそれぞれ、図６に示されるように、複数の小さなオリフィスを有する板を備える。又、管状スペーサ４１４が、ロッド４１２に沿う翼板４１２及びキャビテーション板４０３の位置を設定するために設けられている。
【００４１】
キャビテーションチャンバ４０４の壁には、監視目的のための取出口４０２が設けられている。
【００４２】
第２のモジュール４００の更に別の電気化学反応器４０５は、第１のモジュール３００の電気化学反応器３０５と実質的に同じである。
【００４３】
第３のモジュール５００は、キャビテーションチャンバを画成し、直径が円筒部分４０９に相当する延長チューブを備える。第３のモジュール５００は、１組のキャビテーション板５０１を備える。図示された実施形態では、これらキャビテーション板は、アングル型切片の配列を備える。アングル切片の頂点が上流を向いた状態で図示されているが、本出願人による実験では、この種のキャビテーション板は、逆向きにして頂点を下流に向けるとより効果的であることが示されている。
【００４４】
第４のモジュール６００は、第２のモジュール４００のキャビテーションチャンバ４０４に実質的に類似のキャビテーションチャンバ６０４を備え、各端部に、第３のモジュール５００及び管路１００にそれぞれ連結するためのフランジ６０５、６０６を備える。第４のモジュール６００も又、監視目的のための取出口６０２を備える。
【００４５】
第４のモジュールの代替実施形態が、図１０Ａ、Ｂ、及びＣに示され、これら実施形態は、様々な構成のキャビテーション板を有する。この明細書に記載された様々な構成のキャビテーション板は、キャビテーションを誘起しようと意図する如何なる分子にでも使用することができることが理解されよう。
【００４６】
このシステムは、粒子、諸物体、及び生物を水から取り除くためにバラストセーフ（ＢａｌｌａｓｔＳａｆｅ）ＢＳＦｃＨ−１．０濾過システム１０４を使用する。バラスト水は、バラストポンプ１０３からフィルタ１０４を通過する。フィルタ１０４は、パイプのあらゆる分岐より前で、バラスト水タンク１０２にパイプが入る前のパイプの任意の位置に組み込むことができる。濾過システム１０４は、標準的フランジ又は特別なパイプ接手のいずれかを用いてバラスト水配管１００に接続することができる。バラスト水は、入口パイプを通って濾過システム１０４に入り、最初に粗いスクリーンを通過してあらゆる大きな粒子を除去し、次いで、好ましくは４０ミクロンの微細スクリーンを通る。スクリーンの清掃は以下のように実施される。即ち、
−  粗いスクリーンは、フラッシング指令（４時間毎が推奨される）を受けて水で洗い流し、
−  微細スクリーンは、フラッシング指令（２時間毎が推奨される）を受けたとき、又はスクリーンの両端間に所定の差圧が検出されたときのいずれかに、水で洗い流すことができる。
【００４７】
フィルタのスクリーンから洗い流された「濾過ケーキ」は、直接船外にポンプで排出することができる。
【００４８】
電気制御パネルモジュール２００のブロック図が図１１に示される。電気制御パネルモジュール２００装置は、プログラム可能な論理制御部（「ＰＬＣ」）２０３と、制御開閉器２０４と、整流器２０５と、オゾン発生量及び温度を制御し維持する冷却装置を有する１対のオゾン発生器２０２とを備える。電気制御パネルモジュール２００は、舶用認可取得済みの水密電気ボックス内に格納されている。電気制御パネルモジュール２００への電力供給は、電気制御パネルモジュール２００が連携して作動するバラスト水ポンプ１０３の制御開閉器を経由する経路によるべきである。この構成を採用することによって、バラスト水ポンプ１０３が始動すると直ぐにシステムが稼動することが保証される。ＰＬＣ２０３は、作動サイクルを制御し、反応器１の全ての監視及び警告警報を管理する。ＰＬＣ２０３の制御機能は、反応器１の全ての側面へのアクセスが可能である。ＰＬＣが発する出力によって、実時間運転状態及び個々の反応器要素の状態を局所ＰＣ２０６に接続することが可能になり、それによって、反応器１の完全な監視が可能になる。電極の状態、水温、反応器の作動状態、及びバラスト水の流量も又、ＰＬＣ２０３を介して監視され、ＰＣ２０６に記録される。ＰＬＣ２０３は、最大８つのアナログループ及び１６個のディジタル入力を監視することができ、個々のユーザの要求に対処することができる。不具合が発生すると、ＰＬＣ２０３が、遠隔監視装置２０１に表示され又はそこから発せられる視覚及び聴覚警告を開始する。これら遠隔監視装置は、例えば、反応器設置場所、バラスト制御室、及びブリッジに配置される。これらの警告メッセージに対処する処置、例えば反応器の緊急停止、バイパス等は、遠隔監視装置制御機能２０１を使用してバラスト制御室又はブリッジから直接行われる。要すれば、ＰＬＣ２０３は、既存のバラスト水制御室回路に繋ぎ込み、又ブリッジにも直接接続することができ、それによって、当直員が、反応器及びバラスト水操作の制御を果たすことが可能になる。電気制御パネルモジュール２００には、高負荷ＤＣ電気ケーブルを介して反応器１の電極に電力を供給する１１０Ａｍｐ／４８Ｖの整流器２０５が組み込まれる。整流器２０５の出力の極性は、ＰＬＣ２０３の制御の下に自動的に切り替えられる。この極性の切替えによって、電極に堆積物が決して形成されないようにする。２つのオゾン発生器２０２が、電気制御パネルモジュール２００内に搭載されている。各発生器２０２は、電子回路板、電源モジュール、高周波変圧器、電極、及びオゾン反応器（コロナ放電管）を備える。冷却装置が、周囲空気及びオゾン発生器の温度を維持するために設けられている。
【００４９】
オゾンガスは、発生器２０２から反応器１へパイプで送られ、反応器を起動させると作動状態になるベンチュリシステムによってバラスト水に吹き込まれる。このシステムでは、オゾンガスが、バラスト水中に取り込まれ、数秒間のうちに海水に溶解する。ステンレス鋼導管に覆われたテフロンパイプが、オゾンを反応器に導くのに使用される。オゾンが確実に送出システムに押し戻されるように、逆支弁が組み込まれている。この構成は、オゾンガスが決して環境空気に解放されることのないようにし、それにより、船員へ危険を及ぼす可能性を取り除き、又は大幅に減少させる。
【００５０】
オゾン発生器２０２用の冷媒は、冷却装置と熱交換装置とを組み込んだ閉回路システムによって供給される。直径１０ｍｍのパイプが、冷却システム配管用に使用され、一連の逆支弁が、冷却システムに関する安全を確保する。冷却システムは、反応器１が始動されると直ちにソレノイドによって起動される。冷却システムは、オゾン発生器の冷却を行い、又オゾンガスがそこから生成される周囲の空気を冷却するという２つの目的を果たすことに留意されたい。
【００５１】
オゾンガス発生器２０２は、２つのタイプの冷却水用入口接手及びオゾン用出口接手を有する。即ち、１／４インチＢＳＰＴテーパ型又は１／４インチＮＰＳテーパ型のいずれかである。
【００５２】
遠隔監視装置２０１は、ＰＬＣ２０３と協働してシステムを制御し監視する手段を提供するグラフィックスクリーンを有するインテリジェントグラフィック端末を備える。
【００５３】
通常、反応器１及びフィルタ１０４は、対応するバラスト水ポンプ１０３が始動すると自動的に始動する。但し、保守整備中、又は船員が必要とするときに使用するために手動制御が用意されている。利用可能な制御は以下の通りである。即ち、
−  反応器始動／停止
−  フィルタ始動／停止
−  バイパス開／閉
である。
【００５４】
以下の状況が、聴覚警告信号を伴う警告表示を行わせる。即ち、
−  反応器の異常作動
−  整流器の不具合
−  電極の不具合又は交換必要性
−  過熱
−  オゾン発生器不具合（Ｏ３発生器１及びＯ３発生器２）
である。
【００５５】
整流器の不具合又はオゾン発生器の不具合の警告は、システムの効力が失われることを示すので重要な警告である。
【００５６】
好ましくは、反応器１は、船のバラストポンプ１０３の入口／吸込側で、海水箱１０１の後に列ねて組み込まれる。但し、反応器１は、要すればバラストポンプ１０３の後に据え付けてもよい。反応器１は、垂直配置又は水平配置のいずれに据え付けてもよい。反応器の出力能力を、特定の船に搭載されているバラストポンプの能力に適合した処理速度能力まで拡張するために、複数の反応器をマニホルド／ポッド中に据え付けることもできる。フィルタ１０４は、水平又は垂直のいずれに据え付けてもよい。
【００５７】
図示の実施形態では、反応器及びフィルタの両方とも４００Ｖ、６０ＨｚのＡＣ電源を必要とする。図示のように、反応器及びフィルタの消費電力は、６インチシステムについて約７ｋＷである。当然、必要電力は、船の構成、及び据え付けられたシステムの流量に従って変化する。しかしながら、６インチ反応器ユニット当たり７〜１０ｋＷの消費電力が見込まれる。
【００５８】
個々のモジュールは、リフトを用いて、又は２人の据付技術者によって容易に持ち運べる。重昇降機具又は装置は必要としないが、据付けを容易にするために、５００ｋｇチェーンホイスト又は電動ホイストを使用してもよい。
【００５９】
既存の船舶への据付けに関し、反応器１は、如何なる姿勢、即ち垂直、水平方向、又は船舶内の利用できる空間に応じた如何なる角度にでも搭載することができることに注目することが重要である。装置がパイプライン中に搭載され又は組み込まれる角度は、反応器の作動性能に影響しない。反応器はモジュール式であり、個々の部分に分けて供給し、定められた据付場所に取り込み、現場で組み立てることができ、即ち、船の構造を大きく変更する必要はない。船舶内で海水箱とバラストポンプとの間に利用できる十分な空間がない場合には、反応器はバラストポンプの後に据え付けることができる。或いは、好ましい場所まで導き、その後バラスト水ポンプに戻る追加の配管を用意することもできる。この態様が採用された場合、追加の配管、曲がり部などが、システムを通るバラスト水の流量に悪影響を決して与えぬように注意を払う必要があることに留意されたい。据付けが困難なとき、３つのチャンバを別々の部分に分けて配管中に据え付けることも可能である。このタイプの据付けでは、別々の部分への電気接続のような事項に配慮する必要がある。
【００６０】
本出願人は様々な試験を行い、その結果が図１１に表に纏められている。図１１では、表示「チャンバ１」、「チャンバ２」、及び「チャンバ３」は、第１のモジュール３００、第２のモジュール４００、及び第４のモジュール６００をそれぞれ指す。表示「チャンバ４」は、第３のモジュール５００を指す。表記「Ｏ３」は、オゾンを導入した試験を示す。表記「ＶＡＴ」は、電気分解を実施した試験を示す（頭字語ＶＡＴは、試験で使用した可変アンペア数変圧器／整流器を意味する）。反応器の生産バージョンは、一定の最適な出力を電極に与える整流器と共に供給される。試験５０ｂに関しては、反応器内の様々な部分の直径の構成が、キャビテーション板が無いにも拘らずキャビテーションが誘起されるようになっていることに留意するべきである。諸試験は、１時間当たり３２０ｍ３の反応器通過流量を生成する９０ｋＷのポンプが用いられた試験５８ｂの場合を除いて、１時間当たり２２０ｍ３の反応器通過流量を生成する４５ｋＷのポンプを用いて、６インチ反応器を使用して行われた。
【００６１】
これらの試験を実施することにより、本出願人は、キャビテーションに基づくシステムの効果は、次亜塩素酸ナトリウム及び他のガスを生成する電気分解プロセスを追加することによって増強されるとの結論を得た。海水で行われた試験では、本出願人が意図した投入量の更に追加のオゾンを水中に導入することによって、本明細書に記載されたキャビテーションと電気分解の組合せの効果が増すか否かに関しては結論が得られなかったが、本出願人は、電気分解が殺生物ガスを少ししか生成しない、又は全く生成しない淡水では、オゾンの導入によってこのシステムの効力が増強されると見ている。更に、キャビテーションプロセスと組み合わせて使用すると、周知の先行技術のシステムに用いられる投入量より遥かに少ない投入量の殺生物ガスしか必要とせずに、必要な殺滅率を達成できる。したがってその結果として、必要電力が下がり、有害な恐れのある化学物質の量が減少する。
【００６２】
本明細書には、本発明の特定の実施形態が記載されているが、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができることが、又、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２−３】
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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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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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