(57)【要約】【課題】  信頼性と安全性に優れたバラスト水の処理方法、装置及び該装置を搭載した船舶を得る。【解決手段】  間欠的な燃焼により爆轟波を生じさせる収束爆轟発生機１と、収束爆轟発生機１で発生する爆轟波を導入するロータリーリアクタ７と、を備え、ロータリーリアクタ７は、円筒状の回転体３２と、回転体３２の周縁部に形成されてバラスト水を貯留すると共に爆轟波を導入するバラスト水室と、バラスト水室に隣接して設けられて反応物資を封入すると共に爆轟波を導入する反応室と、バラスト水室に導入してバラスト水に照射した爆轟波の反射波が反応室に導入されるように前記回転体を回転する制御手段とを備えてなる。【選択図】  図１
2005238090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠的な燃焼により生じた爆轟波をバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させてバラスト水中の水生生物を死滅させると共に、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスによってガスタービン発電機を稼動して発電を行うことを特徴とするバラスト水処理方法。
【請求項２】
間欠的な燃焼により爆轟を生じさせ、該爆轟によって発生した導電性流体を作動流体としてパルス発電すると共に、該パルス発電に供された爆轟波をバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させてバラスト水中の水生生物を死滅させることを特徴とするバラスト水処理方法。
【請求項３】
間欠的な燃焼により生じた爆轟波をバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させてバラスト水中の水生生物を死滅させる工程と、前記バラスト水に照射した爆轟波の反射波による衝撃圧縮によって二酸化炭素分解又は水素製造する工程と、を備えたことを特徴とするバラスト水処理方法。
【請求項４】
バラスト水を貯留して処理するための処理室と、間欠的な燃焼により生じた爆轟波を前記処理室に貯留されたバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機の燃焼排ガスを供給して発電を行うガスタービン発電機と、を備えたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項５】
間欠的な燃焼により爆轟波を生じさせる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電を行うパルス発電機と、バラスト水を貯留すると共に前記パルス発電機の発電流路通過後の爆轟波を導入する処理室と、を備えたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項６】
間欠的な燃焼により爆轟波を生じさせる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生する爆轟波を導入する処理室装置と、を備え
前記処理室装置は、円筒状の回転体と、該回転体の周縁部に形成されてバラスト水を貯留すると共に爆轟波を導入するバラスト水室と、該バラスト水室に隣接して設けられて反応物資を封入すると共に爆轟波を導入する反応室と、バラスト水室に導入してバラスト水に照射した爆轟波の反射波が反応室に導入されるように前記回転体を回転制御する制御手段とを備えてなることを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項７】
間欠的な燃焼により爆轟波を生じさせる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電を行うパルス発電機と、バラスト水を貯留すると共に前記パルス発電機の発電流路通過後の爆轟波を導入する処理室装置と、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスを供給して発電を行うガスタービン発電機と、を備え、
前記処理室装置は、円筒状の回転体と、該回転体の周縁部に形成されてバラスト水を貯留すると共に爆轟波を導入するバラスト水室と、該バラスト水室に隣接して設けられて反応物資を封入すると共に爆轟波を導入する反応室と、バラスト水室に導入してバラスト水に照射した爆轟波の反射波が反応室に導入されるように前記回転体を回転制御する制御手段とを備えてなることを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか一項に記載のバラスト水処理装置を搭載したことを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水中の水生生物を死滅させるバラスト水の処理方法及び装置、該装置を搭載した船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶は、一般に、搭載する貨物等の重量に応じて排水量が増減するため、貨物の搭載重量が極端に少なくなるとスクリューの位置が海面に近づきすぎて船舶の推進効率が低下すると共に、船舶の走行安定性が低下することになる。これを回避するため、船内に大量のバラスト水(通常、空船時に最大積載重量の30%程度)を注入して航行するが、このバラスト水は貨物を搭載する際に海洋投棄される。このため、バラスト水を注入した船舶出港海域の水生生物が貨物搭載地の海域に拡散し、これらが異常繁殖して生態系が変化したり、海洋汚染を引き起こしたりする可能性がある。このような事態を防止するため、バラスト水を海洋投棄する前に、バラスト水中の水生生物を排除又は死滅させる以下に示すような方法装置が提案されている。
【０００３】
（１）船舶の主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法（例えば、特許文献１参照)
（２）殺菌剤を添加する方法（例えば、特許文献２参照)
（３）固定床型電極電解槽を用いる方法（例えば、特許文献３参照)
（４）バラストタンク内に窒素を吹き込み、酸素濃度を低減させる方法(例えば、特許文献４参照)
【特許文献１】特開2003-181443号公報
【特許文献２】特開平4-322788号公報
【特許文献３】特開2001-974号公報
【特許文献４】特開2002-234487号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記（１）〜（４）の方法又は装置には以下に示すような共通又は個別の問題がある。
(a)船舶内の主機関を必ず運転する必要がある[（１）、（４）]。
(b)死滅処理効果が不十分である[（１）、（４）]。
(c)死滅処理に時間がかかるため、作業能率が低い[（１）、（２）、（４）]。
(d)設備費が高い[（３）、（４）]。
(e)寄港先の海水温度によって死滅処理効果が異なる[（１）、（２）]。
(f)危険物を使用するため、取り扱いや保管上、特別の注意が必要となる[（２）]。
(g)運転費が高い[（２）、（３）、（４）]。
(i)所要電力が大きい[（３）、（４）]。
(j)バラストタンクの熱膨張に伴って船体の一部に過大な熱応力が加わる[（１）]。
(k)機器類の設置床面積が大きい[（３）、（４）]。
(l)処理済みバラスト水の廃棄の際、周辺の水生生物がダメージを受ける可能性がある[（１）、（２）、（４）]。
【０００５】
すなわち、（１）船舶の主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法では、上記(a)(b)(e)(j)(l)の問題がある。
また、（２）殺菌剤を添加する方法には、上記(c)(e)(f)(g)の問題がある。また、（３）固定床型電極電解槽を用いる方法には、上記(d)(g)(i)(k) の問題がある。また、（４）バラストタンク内に窒素を吹き込み、酸素濃度を低減させる方法には、上記(a)(b)(c)(d)(g)(i)(k)(l) の問題がある。
【０００６】
なお、バラスト水の処理は生態系への悪影響や海洋汚染を防止するためには必要であるが、バラスト水処理には費用がかかるためそれが負担となって有効な処理方法の実施が行われない可能性がある。
この点、従来のバラスト水処理方法はバラスト水処理を単独で考えているだけであり、バラスト水処理によって生ずるエネルギー等の有効利用については何らも考慮されていない。このため、バラスト水処理は経済的負担になるのみであり、上述のように有効なバラスト水処理の実施が行われないという懸念がある。
【０００７】
本発明は上記従来技術の有する種々の問題点を解決するためになされたものであり、特に信頼性と安全性に優れたバラスト水の処理方法及び装置、該装置を搭載した船舶を得ることを目的としている。
また、本発明においては、バラスト水処理に利用するエネルギーをできるだけ有効利用して、バラスト水処理に要する経済的な負担を少なくできるバラスト水の処理方法及び装置、該装置を搭載した船舶を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係るバラスト水処理方法は、間欠的な燃焼により生じた爆轟波をバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させてバラスト水中の水生生物を死滅させると共に、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスによってガスタービン発電機を稼動して発電を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
（２）また、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせ、該爆轟によって発生した導電性流体を作動流体としてパルス発電すると共に、該パルス発電に供された爆轟波をバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させてバラスト水中の水生生物を死滅させることを特徴とするものである。
【００１０】
（３）また、間欠的な燃焼により生じた爆轟波をバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させてバラスト水中の水生生物を死滅させる工程と、前記バラスト水に照射した爆轟波の反射波による衝撃圧縮によって二酸化炭素分解又は水素製造する工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
（４）また、本発明に係るバラスト水処理装置は、バラスト水を貯留して処理するための処理室と、間欠的な燃焼により生じた爆轟波を前記処理室に貯留されたバラスト水に照射して該バラスト水に衝撃水圧を発生させる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機の燃焼排ガスを供給して発電を行うガスタービン発電機と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
（５）また、間欠的な燃焼により爆轟波を生じさせる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電を行うパルス発電機と、バラスト水を貯留すると共に前記パルス発電機の発電流路通過後の爆轟波を導入する処理室と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
（６）また、間欠的な燃焼により爆轟波を生じさせる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生する爆轟波を導入する処理室装置と、を備え
前記処理室装置は、円筒状の回転体と、該回転体の周縁部に形成されてバラスト水を貯留すると共に爆轟波を導入するバラスト水室と、該バラスト水室に隣接して設けられて反応物資を封入すると共に爆轟波を導入する反応室と、バラスト水室に導入してバラスト水に照射した爆轟波の反射波が反応室に導入されるように前記回転体を回転制御する制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１４】
（７）また、間欠的な燃焼により爆轟波を生じさせる収束爆轟発生機と、該収束爆轟発生機で発生した導電性流体を作動流体として発電を行うパルス発電機と、バラスト水を貯留すると共に前記パルス発電機の発電流路通過後の爆轟波を導入する処理室装置と、前記収束爆轟発生機の燃焼排ガスを供給して発電を行うガスタービン発電機と、を備え、
前記処理室装置は、円筒状の回転体と、該回転体の周縁部に形成されてバラスト水を貯留すると共に爆轟波を導入するバラスト水室と、該バラスト水室に隣接して設けられて反応物資を封入すると共に爆轟波を導入する反応室と、バラスト水室に導入してバラスト水に照射した爆轟波の反射波が反応室に導入されるように前記回転体を回転制御する制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１５】
（８）また、本発明に係る船舶は、上記（４）〜（７）のいずれかに記載のバラスト水処理装置を搭載したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明おいてはバラスト水に衝撃水圧を加えることによりバラスト水中の水生生物を瞬時に死滅させることができるため信頼性に優れると共に、毒物や有害物質を使用する必要がなく処理作業や処理済バラスト水の廃棄作業の際の二次公害の心配がなく安全性にも優れている。
また、バラスト水処理に利用する収束爆轟発生機のエネルギーを発電、水素製造または二酸化炭素分解にも利用するようにしたので、エネルギーの有効利用ができ、結果としてバラスト水処理のコスト低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態の説明図である。本実施の形態におけるバラスト水処理装置は、間欠的な燃焼により爆轟を生じさせる収束爆轟発生機１と、該収束爆轟発生機１で発生する高温高圧の燃焼排ガスを供給してタービンの回転により発電するガスタービン発電機３と、収束爆轟発生機１で発生した導電性流体を作動流体として発電するＭＨＤ発電機５と、バラスト水貯留室及び反応室を備えＭＨＤ発電機５の発電流路通過後の衝撃波を導入して該衝撃波によってバラスト水の処理及び二酸化炭素分解を行う処理室としてのロータリーリアクタ７と、を備えている。
また、本実施の形態においては、収束爆轟発生機１で発生する高温高圧の燃焼排ガスを一旦貯留して減温するバッファタンクとしての機能を有するバッファタンク兼用ボイラ１１を備えている。
以下、上記の各構成機器を詳細に説明する。
【００１８】
＜収束爆轟発生機＞
収束爆轟発生機１は、図２（Ａ）に示すように、燃料及び酸素の供給を受ける着火室１３と、着火室１３に連通された燃焼室１４とを有している。着火室１３は円筒状に形成され、着火室１３の一端部には、燃料を間欠的に着火させる着火装置としての点火栓１３Ａが設けられている。
また、着火室１３には、該着火室１３の軸線方向に延びる螺旋状の金属からなるシェルキンスパイラル１３Ｂが設けられている。このシェルキンスパイラル１３Ｂは、点火栓１３Ａで燃料が着火されて生じた火炎を加速させることにより爆轟を誘起させる。
【００１９】
着火室１３の他端部は、分散室１５に連通されている。この分散室１５は、該分散室１５から、燃焼室１４にやや湾曲形成された導入側端部１４Ａの複数位置へ、それぞれ路程が等しくなるように誘導路１６によって連通している。
【００２０】
燃焼室１４は、図２（Ａ）にて右方に向け軸線に直角な断面での断面積が小さくなる円錐状をなしていて、この断面積が導入側端部１４Ａで最大、図２（Ａ）にて右側端部の出口開口端部１４Ｂで最小となる収束部を形成するようになっている。このような収束部を有することによって誘導路１６から燃焼室１４へ導入された複数の爆轟波が収束されて、さらに高温高圧の収束爆轟波が形成される。そして、燃焼室１４は、その出口開口端部１４ＢでＭＨＤ発電機５と接続されており、着火室１３で着火した燃料の間欠的な燃焼により爆轟を生じさせて電離または解離した燃焼排ガスが導電性流体としてＭＨＤ発電機５へ流入する。
【００２１】
着火室１３及び燃焼室１４には、着火室１３及び燃焼室１４の内壁を冷却して所定温度以下に維持するためのジャケット、例えば水冷ジャケット１７（１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃ）が形成されている。この水冷ジャケット１７により着火室１３及び燃焼室１４の内壁の温度は燃料の着火温度以下に維持され、着火室１３及び燃焼室１４の内壁の過昇温による着火室１３及び燃焼室１４での異常燃焼が防止される。
【００２２】
なお、この実施の形態では、収束爆轟発生機１で発生する高温高圧の燃焼排ガスをガスタービン発電機３に供給する前に一旦貯留して燃焼排ガスの脈動を緩和すると共にガスタービン発電機３に好適な温度に減温するための減温手段としてのバッファタンク兼用ボイラ１１を設けている。バッファタンク兼用ボイラ１１の水は、収束爆轟発生機１の水冷ジャケット１７に供給して加温された水を使用している。そのため、バッファタンク兼用ボイラ１１の水は水冷ジャケット１７内で加熱され、さらにバッファタンク兼用ボイラ１１でも加熱され高温蒸気となるので、これをエネルギーとして利用することでエネルギー利用効率を高めることができる。
燃焼室１４の出口開口端部１４Ｂ近傍には、燃焼室１４の燃焼排ガスを排出する排出口１８が形成されている。この排出口１８は、図１に示すように、バッファタンク兼用ボイラ１１に接続されており燃焼排ガスをバッファタンク兼用ボイラ１１の熱源として利用できるようになっている。
【００２３】
＜ガスタービン発電機＞
ガスタービン発電機３は収束爆轟発生機１で発生する高温高圧の燃焼排ガスを供給してタービンの回転により発電するものである。つまり、収束爆轟発生機１がガスタービン発電機３の燃焼器として機能している。なお、収束爆轟発生機１では間欠的な燃焼が行われるためにその燃焼排ガスにも脈動がある。しかし、本実施の形態においてはバッファタンク兼用ボイラ１１が設けられているので、燃焼排ガスの脈動が緩和されてガスタービン発電機３に供給される。
なお、ガスタービン発電機３でガスタービン駆動に利用された燃焼排ガスはガスタービン排ガスとして熱交換器４を介して後述のロータリーリアクタ７の反応室に供給される。
なお、熱交換機４では収束爆轟発生機１に供給される燃焼用空気又は酸素の予熱が行われる。
【００２４】
＜ＭＨＤ発電装置＞
ＭＨＤ発電装置５は本発明におけるパルス発電機の一態様である。ＭＨＤ発電機５は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、燃焼室１４に連通する管状の発電流路２１を備えている。この発電流路２１は導電性流体の流動のための流路であり、発電流路２１の軸線（導電性流体の流動方向の軸線）２２との直交方向で互いに対向する一対の磁極２３と、発電流路２１の軸線２２と該一対の磁極２３の対向方向との直交方向で互いに対向する一対の電極２４とが配設されている（図２（Ｂ）参照）。
【００２５】
発電流路２１に配された一対の磁極２３は、発電流路２１内にて、該一対の磁極２３の対向方向（図２（Ｂ）にて左右方向）に向く磁力線を生ずる。一対の電極２４は、絶縁材２５を介して発電流路２１を形成する空間に配され、コンデンサ２６を介してインバータ２７に接続されている。コンデンサ２６とインバータ２７は、該一対の電極２４で取り出したパルス電流を交流電流に変換する。
【００２６】
＜ロータリーリアクタ＞
ロータリーリアクタ７の具体的な構成を説明する前に、本実施の形態において反応室装置としてロータリーリアクタ７を用いる理由を説明する。本実施の形態においては、収束爆轟発生機１で発生した爆轟波をより有効活用するために、一回の爆轟によって発生する爆轟波をバラスト水処理と二酸化炭素分解反応の両方に利用するものである。
【００２７】
つまり、バラスト水処理には超高圧の爆轟波が必要であるが、その利用時間は短時間でよく、他方、二酸化炭素分解反応にはバラスト水処理のような超高圧の爆轟波は必要でなくバラスト水処理後の反射波であっても利用可能である。このように、それぞれの処理の特性に応じて爆轟波を有効利用するものである。
この点をより詳しく説明する。図３は爆轟波の減衰する様子を模式的に示したグラフであり、縦軸が圧力を示し、横軸が経過時間を示している。図３に示すように、爆轟波の圧力は初期波から時間の経過とともに徐々に減衰している。本実施の形態では、初期の数ｍｓ時間の爆轟波とその反射波の数波までをバラスト水処理に利用し、その後の数十ｍｓ間の反射波を二酸化炭素分解反応に利用する。
【００２８】
上記のようにバラスト水処理と二酸化炭素分解反応を微小な時間差で実現するには、バラスト水と二酸化炭素ガスをそれぞれ別の処理室に貯留しておき、バラスト水を貯留しているバラスト水室に爆轟波を導入し、その直後に生ずる反射波を二酸化炭素が貯留されている反応室に導入する装置が必要である。また、このような処理を連続的に行うための工夫も必要である。
本実施の形態に示すロータリーリアクタ７がこれを実現するための装置である。以下、構成を詳細に説明する。
【００２９】
図４はロータリーリアクタ７を模式的に示した説明図であり、図４（ａ）が水平断面、図４（ｂ）がロータリーリアクタ７の軸線に沿う縦断面図であり、より具体的には図４（ａ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面である。
ロータリーリアクタ７は、図４に示すように、図示しない支持部材に支持されて図中鉛直方向に延びる軸線３１まわりに回転する回転体３２に、周方向の４つの位置で上記軸線３１に平行に延びて回転体３２の軸線方向両端にて開口する処理室３３〜３６を備えている。そして、各処理室３３〜３６は前記軸線方向に延びる壁によってそれぞれバラスト水室３３ａ〜３６ａと反応室３３ｂ〜３６ｂに２分割されている。
また、バラスト水室３３ａ〜３６ａの側面上下端部には、図５に示すように、バラスト水の給水口３３ａIN〜３６ａINと排水口３３ａOUT〜３６ａOUTが設けられている。また、反応室３３ｂ〜３６ｂの側面上下部（上部は給水口よりも下方、下部は排水口よりも上方）にはガスの給気口３３ｂIN〜３６ｂINと排気口３３ｂOUT〜３６ｂOUTが設けられている。
各処理室３３〜３６は、ＭＨＤ発電機５の発電流路通過後の爆轟波を導入してバラスト水処理及び二酸化炭素分解するための空間である。
【００３０】
回転体３２の上下端面に対向する位置には、回転体３２の回転を許容するよう回転体端面に対して微小間隙をもって蓋状のジャケット体３７，３９が非回転でそれぞれ配設されている。このジャケット体３７，３９と回転体３２の端部周面との間はこれらの相対回転を許容しつつシール部材４１によってシールされている。シールとしてはラビリンスシール、オイルシールまたは水封装置を用いてもよい。
【００３１】
バラスト水及びガスの供給側（図４（ｂ）にて上部側）であるジャケット体３７の側面部における給水口３３ａIN〜３６ａINに対応する高さ位置にはジャケット体３７の周方向約１５０度に亘って給水部４３が設けられ、また、給気口３３ｂIN〜３６ｂINに対応する高さ位置にはジャケット体３７の周方向約１５０度に亘って給気部４５が設けられている。
したがって、処理室３３〜３６が給水部４３の位置にあるときには、給水部４３と給水口３３ａIN〜３６ａINが連通し、処理室３３〜３６が給気部４５の位置にあるときには、給気部４５と給気口３３ｂIN〜３６ｂINが連通する。
【００３２】
また、バラスト水及びガスの排出側（図４（ｂ）にて下部側）のジャケット体３９の側面部における排水口３３ａOUT〜３６ａOUTに対応する高さ位置には給水部４３と同様の排水部４７が設けられている。また、排気口３３ｂOUT〜３６ｂOUTに対応する高さ位置には給気部４５と同様の排気部４９が設けられている。
したがって、処理室３３〜３６が排水部４７の位置にあるときには、排水部４７と排水口３３ａOUT〜３６ａOUTが連通し、処理室３３〜３６が排気部４９の位置にあるときには、排気部４９と排気口３３ｂOUT〜３６ｂOUTが連通する。
【００３３】
また、ジャケット体３７の周縁部一箇所（図４（ａ）において時計の文字板に対応させると１２時の位置）には収束爆轟発生装機１の燃焼室１４及びＭＨＤ発電機５の発電流路２１に連通する爆轟波導入口（図示なし）が形成されている。
【００３４】
以上のように構成されたロータリーリアクタ７においては、給水部４３には未処理のバラスト水が常時供給され、また、給気部４５には処理対象となるガスタービン排ガスが常時供給されている。この状態で、回転体３２が、駆動手段５０（図１参照）によって、図４中反時計回りに所定の制御パターンに従って回転される。回転体３２の回転により、各処理室３３〜３６における上側の給水・給気口、下側の排水・排気口がジャケット体３７、３９に形成された給水・給気部、排水・排気部等に連通し、給排気が連続的に行われる。
なおバラスト水及び二酸化炭素分解反応の処理を含めた具体的な説明は後述の動作説明において行う。
【００３５】
＜動作説明＞
以上のように構成された本実施の形態の動作を図１〜図５に基づいて説明する。
収束爆轟発生機１では、先ず、着火室１３、分散室１５、誘導路１６、そして燃焼室１４内に、ほぼ理論混合比、または理論混合比よりも空気不足条件で、燃料と酸素が着火室１３から充填される。なお、収束爆轟発生機１に供給する燃料としては種々のものが考えられ、例えば、プロパン、メタン、LPG、LNG、製鉄所副生ガス（コークス炉ガス、高炉ガス）、重油、灯油、植物油、微粉炭などがある。
次いで、点火栓１３Ａを作動させると、着火室１３内では、着火により爆轟が起こり、その爆轟波が分散室１５そして誘導路１６を経て燃焼室１４の導入側端部１４Ａに伝播される。その際、複数の誘導路１６の路程はそれぞれ等しく設定されているので、複数の誘導路１６の爆轟波は同時に燃焼室１４の導入側端部１４Ａに達することになる。
【００３６】
燃焼室１４内では複数の爆轟波が導入側端部１４Ａから出口開口端部１４Ｂへと進行するが、燃焼室１４の断面積は下流に向け次第に小さくなっているため、爆轟波が収束されて、下流側に伝播するにつれて温度及び圧力が上昇する。
【００３７】
出口開口端部１４Ｂに進行して高温高圧になり電離または解離した燃焼排ガスが導電性流体として発電流路２１内へ流動すると、該導電性流体の流動方向が一対の磁極２３の磁力線に直交することとなるので、流動方向と該一対の磁極２３の対向方向とに直交する方向（図２（Ｂ）にて上下方向）に電流が生じる。その結果、該直交する方向で互いに対向する一つの電極２４で電流が取り出され、コンデンサ２６とインバータ２７により、交流電流に変換される。
導電性流体が発電流路内を通過することにより、上記のようにパルス発電が行われ、発電流路の下流端に近づくにつれて爆轟プラズマの温度が低下（例えば、１万Ｋから6000Ｋに低下）すると共にローレンツ力により爆轟プラズマの圧力が増加（例えば、1000MPaから1200MPaに増加）する。
【００３８】
ロータリーリアクタ７側においては、点火栓１３Ａを作動させた時点で、バラスト水室（例えば３４ａ）の上端開口がジャケット体３７の爆轟波導入口と同位置にあり、両者が連通している。この状態で、上記のように点火栓１３Ａによる着火が行われると、ＭＨＤ発電機５の発電流路２１を通過した爆轟プラズマが、バラスト水室３４ａの処理水に照射される。爆轟プラズマは処理水に照射されることで超高圧の水中衝撃波に変換され、バラスト水室内の水生生物に衝撃的な圧縮、膨張、せん断等の力を作用させ、これらを死滅させる。バラスト水室内のバラスト水中を伝播した水中衝撃波はバラスト水室の対向壁で反射され再び衝撃波として収束爆轟発生機１の燃焼室１４に戻る。このタイミングで、ロータリーリアクタ７の回転体３２を反時計方向に回転させ、反応室３４ｂの上端開口をジャケット体３７の爆轟波導入口に臨ませる。これにより、燃焼室１４に戻った衝撃波が燃焼室１４で反射され反応室３４ｂに導入され、反応室内のガスタービン排ガスを衝撃圧縮する。衝撃圧縮されたガスタービン排ガスは、例えば3000℃に加熱され二酸化炭素が分解され、Ｃ、Ｏ、Ｈ、といった原子状態になる。
【００３９】
その後、回転体を反時計回りに回転させると、反応室３４ｂの排気口３４ｂOUTがジャケット体３９の排気部４９と連通して、二酸化炭素分解ガスが排気される。排気されたガスは例えばラバールノズルを通過させることにより断熱膨張させてガス温度を低下し、減温塔５２（図１参照）に導入する。減温塔に導入されたガスには水が噴霧されてさらに冷却され、主として固体の炭素（Ｃ）、水（Ｈ2Ｏ）及び酸素（Ｏ2）に分離され、炭素と水はさらに分離器によって分離される。このように、ガスタービン排ガス中の二酸化炭素は完全に分解され、大気中に放出されることがない。
なお、ここで得られた水は収束爆轟発生機１の冷却水として利用し、酸素は収束爆轟発生機１の燃焼用酸化剤として利用することでエネルギーのさらなる有効利用が実現される。
【００４０】
また反応室３４ｂから二酸化炭素分解ガスが排気されると共に給気口３４ｂINが給気部４５と連通して、未処理のガスタービン排ガスが反応室３４ｂに給気される。回転体がさらに回転することで、バラスト水室３４ａの給水口３４ａINが給水部４３と連通し、排水口３４ａOUTが排水部４７と連通する。この状態で、上方の給水口３４ａINから未処理のバラスト水が給水されると共に下方の排水口３４ａOUTから処理済のバラスト水の排水が行われる。
【００４１】
他方、収束爆轟発生機１においては、上記の収束爆轟波および反射波の処理室への導入が終了した後、排気弁を全開にして、燃焼排ガス（約2000℃）をバッファタンク兼用ボイラ側に排出する。バッファタンク兼用ボイラ１１に供給された燃焼排ガスは1300℃くらいまで減温されてガスタービン発電機３に供給され発電が行われる。ガスタービンの駆動に使用された燃焼排ガスは約500℃くらいに減温されてガスタービン排ガスとしてロータリーリアクタ７に供給されて前述の二酸化炭素分解処理がなされる。
【００４２】
なお、上記説明におけるロータリーリアクタ７を回転させる駆動手段５０の制御や、収束爆轟発生機１の燃焼室１４の燃焼排ガスを排気する排気弁の開閉制御は、図示しない制御手段によって自動的、または半自動的に行うようにすればよい。
【００４３】
以上のように、本実施形態においては、収束爆轟発生機１によって発生する衝撃水圧によってバラスト水内の水生生物の死滅処理をするようにしたので、再現性が良くかつその効果が大きく、結果的に省エネルギーである。また、毒物や有害物質を使用しないため、処理作業や処理済バラスト水の廃棄作業の際に二次公害の心配がなく安全性に優れる。さらに、船舶の運転とは独立に処理可能であるため、船舶の運転状況と関係なく死滅処理ができフレキシビリティーが大きい。
【００４４】
また、収束爆轟発生機１を用いたので、装置がコンパクトにでき、設備費安価となり、保守・点検も容易なことから維持費も安価である。さらに、暖機運転が不要であることから運転費を安価に抑えることもできる。また、ガス充填圧を調整することにより、バラスト水の性状に応じて簡単な操作で水中衝撃波の強度(死滅処理効果)を大幅に変更することができる。
さらに、エンジンと同様に瞬間的な高圧を利用するため、高圧ガス取締法の対象外であると共に、市販燃料を使用するため、本発明の実施に際して、特殊な資格や許認可を必要としないという特徴も有する。
【００４５】
また、本実施の形態においては、爆轟波によるバラスト水の処理に止まらず、爆轟波によるパルス発電、二酸化炭素分解を行い、さらに収束爆轟発生機１から発生する排ガスによるガスタービン発電を行うようにしたので、バラスト水の処理に使用するエネルギーを極めて有効に利用することができる。
しかも、ガスタービン発電に使用した排ガスの二酸化炭素を分解するようにしたので、大気中に二酸化炭素が放出されることがなく、環境汚染を可及的に防止できる。
また、本実施の形態においてはロータリーリアクタ７を用いたことにより、バラスト水処理とガスタービン排ガスを連続的に処理できるので、効率がよい。さらに、複数の処理室に対して収束爆轟発生装機が１つで足りるので、装置がコンパクトになる。
【００４６】
また、ＭＨＤ発電機５の発電流路通過後の衝撃波をバラスト水処理および二酸化炭素分解に利用するようにしたことで、次のような効果も得られている。
ＭＨＤ発電機５の発電流路通過後の衝撃波（爆轟プラズマ）は温度が低下するもののローレンツ力により圧力が増加している。ロータリーリアクタ７に導入される衝撃波は、バラスト水処理では水中衝撃波の発生に利用され、二酸化炭素分解ではガスタービン排ガスの衝撃圧縮のために利用されるのであるから、高圧であることが好適である。つまり、収束爆轟発生機１で発生した衝撃波をＭＨＤ発電機５の発電流路を通過させることで衝撃波の圧力がより高まり衝撃圧縮により好適な衝撃波となる。
【００４７】
[実施の形態２]
上記の実施の形態１においては、パルス発電機としてＭＨＤ発電機を用いた例を示したが、本実施の形態２のように、ＭＨＤ発電機に代えて、図６に示すいわゆる磁場濃縮型発電機８０を用いたものでもよい。
磁場濃縮型発電機８０は、図６に示すように、上述した収束爆轟発生機１の燃焼室１４にその出口開口端部１４Ｂで連通し導電性流体の流動のための管状の発電流路８１を備えている。この発電流路８１には、該発電流路８１の軸線８２方向（導電性流体の流動方向）で、第一の導電部材としてのコイル８３と第二の導電部材８４とが互いに重複範囲をもって配置されている。
【００４８】
コイル８３は、該コイル８３の軸線が発電流路８１の軸線８２と一致して延び、絶縁材８５を介して発電流路８１の周壁に取付けられている。
第二の導電部材８４は、軸線８２上に配された棒状の導電材で形成され、コイル８３に対して半径方向に所定の間隔をあけた状態で発電流路８１に配されている。この第二の導電部材８４は、該第二の導電部材８４の下流側端部に取付けられた取付部材８４Ａを介して絶縁材８５に支持されている。
なお、上述のコイル８３と第二の導電部材８４は、それぞれ中空となっていてその中空部に水等の冷却液が流され、高温の導電性流体からの熱を受けての過昇温の防止が図られていることが好ましい。
【００４９】
コイル８３と第二の導電部材８４のぞれぞれの上流側端部（図６にて左側端部）は、直流電源８６を介して互いに接続されている。一方、コイル８３と第二の導電部材８４のそれぞれの下流側端部（図６にて右側端部）は、コンデンサ２６、インバータ２７が順に接続されている。そして、コイル８３、第二の導電部材８４、直流電源８６、コンデンサ２６は閉回路を形成し、コイル８３が、該閉回路内を流れる電流によって、発電流路８１に磁界を形成する磁界発生手段を構成している。
【００５０】
上記のように構成された磁場濃縮型発電装置においては、収束爆轟発生機１から発電流路８１へ導電性流体としての燃焼排ガスが流動しない状態では、直流電源８６が前述の閉回路に初期電流を生じさせて、コイル８３から発電流路８１に磁界が形成される。
この状態で、収束爆轟発生機１で発生した燃焼排ガスが発電流路８１へ流入して発電流路８１を上流から下流へ向けて進行すると、燃焼排ガスはプラズマ状の導電性流体であることから、この燃焼排ガスによってコイル８３と第二の導電部材８４との間が短絡される。短絡されると短絡より下流側には電流が流れなくなり磁場が消失する。そのため、この磁場を維持しようとしてコイルに誘導電流が生ずる。しかも、燃焼排ガスが流速２ｋｍ／ｓ以上の高速で上流から下流へ進行するので、その短絡範囲は、コイル８３と第二の導電部材８４のそれぞれの上流側端部から下流側端部へと急激に拡大され、短絡範囲より下流側でコイル８３と第二の導電部材８４のインダクタンスが急激に減少する。このようにインダクタンスが減少しても同じ誘導電流を流そうとするので誘導電流はさらに増大し、パルス電流として得られる。
また、コンデンサ２６とインバータ２７はこのパルス電流を交流電流に変換して需要側に供給するようになっている。
【００５１】
以上のように、発電機として磁場濃縮型発電機８０を用いた場合も収束爆轟発生機１を利用したパルス発電が可能であり、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００５２】
なお、発電流路８１を下流側に向けて流路断面積が漸次減少していて、コイル８３の直径が下流側に向けて漸次減少するようにしてもよい。このようにすれば、短絡範囲が下流側へ向けて拡大される際、コイル８３のインダクタンスがより大きく減少するので、コイル８３に発生する誘導電流をより大きくすることができる。
【００５３】
［他の態様］
なお、実施の形態１においてはロータリーリアクタ７の反応室にガスタービン排ガスを供給して二酸化炭素を分解する例を示したが、このガスタービン排ガスに代えて炭化水素を含有する廃プラスチックや廃油等、および水蒸気を供給して水素含有ガスを製造するようにしてもよい。
反応室に反応物質としてこのような炭化水素あるいは炭化水素含有物質を供給して、爆轟波（反射波）による衝撃圧縮によって高温に加熱すると、水蒸気と炭化水素もしくは炭素が反応して水素含有ガスが生成される。
生成された水素含有ガスは、ＰＳＡ等の水素分離装置を介して水素と一酸化炭素を主とする残ガスに分離され、分離された水素ガスは燃料として取り出され、一酸化炭素を主とする残ガスは収束爆轟発生機１の燃料として利用される。
この場合水蒸気としては、バッファタンク兼用ボイラ１１によって得られる高温蒸気を利用するのが好ましい。
【００５４】
なお、実施の形態１では４個の処理室を回転体３２に設けた例を示したが本発明はこれに限られるものではなく、３個以下又は５個以上の処理室を回転体３２設けてもよい。
【００５５】
また、実施の形態１，２の設備は船舶内に設置してもよいし、港湾設備として船舶の寄港地に設置してもよい。
なお、上記設備を船舶内に設置して航行中に処理を行う場合には、複数のバラストタンクを、バラスト水を注入したものと空のものとに分けておき、処理済のバラスト水を空のバラストタンクに戻すようにするのが好ましい。このようにすれば、処理前のバラスト水と処理後のバラスト水が混合することなく確実かつ効率的な処理ができる。
【００５６】
また、実施の形態１，２においては、収束爆轟発生機１の爆轟波によるバラスト水処理に加えて、パルス発電、ガスタービン発電、二酸化炭素分解又は水素製造という５つの機能のうち４つの機能を組み合わせた例を示した。
しかしながら、本発明においては、これら４つの機能を全て組み合わせることを必須とするのではなく、収束爆轟発生機１の爆轟波によるバラスト水処理に加えて他の４つの機能のいずれか一つ乃至３つを組み合わせたものも含む。
この組み合わせの例を次の表１に示す
【００５７】
【表１】
2005238090.tif 000003
【００５８】
なお、表１においては、当該機能を含むものを○、含まないものを×で示してある。表１に示したように、バラスト水処理の機能に加えて他に２つの機能を含むものとして、他の態様１〜５の５つがあり、バラスト水処理の機能に加えて他に１つの機能を含むものとして、他の態様６〜９の４つがある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバラスト水処理装置の全体構成の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に用いる収束爆轟発生機及びＭＨＤ発電機の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態の収束爆轟発生機によって発生する爆轟波とその反射波の説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に用いるロータリーリアクタの説明図である。
【図５】図４に示したロータリーリアクタの一部を拡大して示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である磁場濃縮発電機の説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  収束爆轟発生機
３  ガスタービン発電機
５  ＭＨＤ発電機
７  ロータリーリアクタ
【図１】
2005238090.tif 000004
【図２】
2005238090.tif 000005
【図３】
2005238090.tif 000006
【図４】
2005238090.tif 000007
【図５】
2005238090.tif 000008
【図６】
2005238090.tif 000009