(57)【要約】【課題】本発明は、バラスト水処理装置の小型化を図ることを目的とするものである。【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明は、バラスト水流入口１３、およびバラスト水流出口１４を有するバラスト水処理容器１５と、このバラスト水処理容器１５内に設けた紫外線ランプ１６とを備え、前記バラスト水処理容器１５内に、光触媒体１７を着脱自在に設けるとともに、この光触媒体１７は、基材１８表面に、光触媒粉１９を混練したバインダー層２０を付着させた構成と、前記バインダー層２０の表面側における光触媒粉１９分散密度よりも、下層側における光触媒粉１９分散密度を高くした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラスト水流入口、およびバラスト水流出口を有するバラスト水処理容器と、このバラスト水処理容器内に設けた紫外線照射手段とを備え、前記バラスト水処理容器内に、光触媒体を着脱自在に設けるとともに、この光触媒体は、基材表面に、光触媒粉を混練したバインダー層を付着させた構成と、前記バインダー層の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くしたバラスト水処理装置。
【請求項２】
光触媒体の基材としてガラス繊維を用いた請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【請求項３】
光触媒体の基材としてガラス繊維の編布を用いた請求項２に記載のバラスト水処理装置。
【請求項４】
バインダーとして耐紫外線性バインダーを用いた請求項１から３のいずれか一つに記載のバラスト水処理装置。
【請求項５】
耐紫外線性バインダーとしてシリカ系バインダーを用いた請求項４に記載のバラスト水処理装置。
【請求項６】
バインダーとして非耐紫外線性バインダーを用いた請求項１から３のいずれか一つに記載のバラスト水処理装置。
【請求項７】
非耐紫外線性バインダーとして有機樹脂バインダーを用いた請求項６に記載のバラスト水処理装置。
【請求項８】
有機樹脂バインダーとして、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂を用いた請求項７に記載のバラスト水処理装置。
【請求項９】
バラスト水処理容器内に、紫外線照射手段として、複数の紫外線ランプを着脱自在に装着するとともに、このバラスト水処理容器内に、複数の光触媒体を着脱自在に装着した請求項１から７のいずれか一つに記載のバラスト水処理装置。
【請求項１０】
光触媒粉は、アナタース型酸化チタンとフッ素とを含み、前記アナタース型酸化チタンとフッ素が化学結合している酸化チタン光触媒である請求項１から９のいずれか一つに記載のバラスト水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶の安定航行を行うために、この船舶には、その停泊地において、バラスト水が適宜取り込まれ、また排出されるようになっているが、バラスト水を取り込んだ停泊地と、それを排出させる停泊地とは異なることが多いので、生態系の破壊が問題となっている。
【０００３】
すなわち、バラスト水を流入させた停泊地に生息していた水生生物や細菌類等の生物種が、その環境とは異なる停泊地において排出されると、その排出地における生物種の生態系を破壊させることがあるのである。
【０００４】
そこで、バラスト水を処理することにより、上述した生態系の破壊を防止しようとするバラスト水処理装置が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０９３８１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記バラスト水処理装置は、バラスト水流入口、およびバラスト水流出口を有するバラスト水処理容器と、このバラスト水処理容器内にオゾン水を流入させるオゾン注入手段とを備えた構成となっている。
【０００７】
すなわち、船舶のシーチェストからくみ上げたバラスト水に、バラスト水処理容器内において、オゾン水を混入させ、オゾンの強酸化作用により、前記水生生物や細菌類等の生物種を殺滅させるようにしているのである。
【０００８】
しかしながら、このようにオゾンを利用するものは、オゾン発生手段や、オゾンによりバラスト水の配管が腐食するのを防止するためのオゾン脱気手段が必要となり、その結果としてバラスト水処理装置が大型化しやすくなる。
【０００９】
そこで、本発明はバラスト水処理装置の小型化を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を達成するために本発明は、バラスト水流入口、およびバラスト水流出口を有するバラスト水処理容器と、このバラスト水処理容器内に設けた紫外線照射手段とを備え、前記バラスト水処理容器内に、光触媒体を着脱自在に設けるとともに、この光触媒体は、基材表面に、光触媒粉を混練したバインダー層を付着させた構成と、前記バインダー層の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くし、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、バラスト水流入口、およびバラスト水流出口を有するバラスト水処理容器と、このバラスト水処理容器内に設けた紫外線照射手段とを備え、前記バラスト水処理容器内に、光触媒体を着脱自在に設けるとともに、この光触媒体は、基材表面に、光触媒粉を混練したバインダー層を付着させた構成と、前記バインダー層の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くしたものであるので、その小型化が図れるものとなる。
【００１２】
すなわち、本発明においては、バラスト水処理容器内に設けた紫外線照射手段からの紫外線と、この紫外線を受けた光触媒体により発生した、活性化された水酸ラジカルとにより、水生生物や細菌類等の生物種を殺滅させるものであるので、バラスト水処理容器外に、従来のようなオゾン発生手段や、オゾン脱気手段を設ける必要がなく、その結果として小型化が図れるものとなる。
【００１３】
また、本発明における光触媒体は、基材表面に、光触媒粉を混練したバインダー層を付着させた構成と、前記バインダー層の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くしたものであるので、バラスト水の処理回数に関わらず、高い生物種殺滅効果を維持できるものとなる。
【００１４】
すなわち、紫外線照射手段表面の汚れ、または電極の損耗や石英管内壁の黒化は、バラスト水の処理回数に応じて大きくなり、その結果として紫外線による前記生物種殺滅効果は低くなるが、このようにバラスト水の処理回数が増すにつれて、前記バインダー層の表面を例えば研磨すれば、光触媒体表面に表出する光触媒粉量が多くなるので、光触媒体による生物種殺滅効果は高くなり、その結果として高い生物種殺滅効果を維持できるものとなるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるバラスト水処理装置を用いた船舶を示す斜視図
【図２】同船舶の要部正面図
【図３】同バラスト水処理装置の構成を示す正面図
【図４】同バラスト水処理装置の要部正面図
【図５】同要部拡大断面図
【図６】同要部拡大断面図
【図７】同要部拡大断面図
【図８】同要部の構成を示す図
【図９】同要部の比較例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１の１は、港２に係留している船舶を示し、この船舶１の喫水線３の下方にはシーチェスト４が設けられている。
【００１８】
図２は前記船舶１のバラスト水の取り込み、排出経路を示している。
【００１９】
すなわち、船舶１内にバラスト水を取り込む場合には、まず船舶１内の切換弁５をシーチェスト４側に切換え、切換弁７を流入口８側に切換え、次に船舶１内のポンプ９を駆動する。
【００２０】
すると、シーチェスト４から例えば海水がバラスト水として流入し、その後、ポンプ９、流入口８を介してバラストタンク１０内に取り込まれる。
【００２１】
また、バラストタンク１０内のバラスト水を排出する場合には、切換弁５を流出口１１側に切換え、切換弁７を流入口８とは反対側に切換え、次にポンプ９を駆動する。
【００２２】
すると、バラストタンク１０内のバラスト水は流出口１１から切換弁５、ポンプ９、切換弁７を介してシーチェスト４を介して船舶１外に排出される。
【００２３】
図３は図２におけるポンプ９から切換弁７までの間に介在されたバラスト水処理装置１２を示している。
【００２４】
このバラスト水処理装置１２は、図４に示すように、バラスト水流入口１３、およびバラスト水流出口１４を有する筒状のバラスト水処理容器１５と、このバラスト水処理容器１５内に紫外線照射手段の一例として設けた複数の紫外線ランプ１６と、紫外線ランプ１６間に配置した複数の光触媒体１７とを備えている。
【００２５】
また、光触媒体１７は、図５に示すように、ガラス繊維の編布よりなる基材１８表面に、光触媒粉１９を混練したバインダー層２０を付着させた構成とした。
【００２６】
なお、本実施形態では、バインダー層２０として、耐紫外線性バインダー（例えばテトラエトキシシランを加水分解し縮重合して得られるシリカ）を用いた。
【００２７】
さらに、光触媒粉１９は、図８にも示しているが、アナタース型酸化チタンとフッ素とを含み、前記アナタース型酸化チタンとフッ素が化学結合している酸化チタン光触媒であり、その詳細な内容は、本願特許出願人が先に出願しているＷＯ２００８／１３２８２４号公報に詳細に記載されている。
【００２８】
再び図３に戻って説明を続けると、バラスト水処理容器１５のバラスト水流入口１３には、研磨剤（図６の２１）が収納される洗浄液タンク２２の洗浄液流出口２３が、洗浄液ポンプ２４、切換弁２５を介して接続されている。
【００２９】
また、バラスト水処理容器１５のバラスト水流出口１４と、洗浄液タンク２２は、切換弁２６を介して接続されているが、洗浄液タンク２２は上面が開放された容器であるので、この容器の液面上に、前記バラスト水処理容器１５のバラスト水流出口１４が、切換弁２６を介して接続された状態となっている。
【００３０】
なお、図１に示した切換弁７は、切換弁２６の下流に存在する状態となっている。
【００３１】
また、図３に示すように、バラスト水処理容器１５のバラスト水流入口１３の上流側には、シーチェスト４から取り込んだバラスト水中に存在するゴミや、５０μｍ以上の大きさの大型水生生物を除去するためのフィルター容器２８が接続されている。
【００３２】
なお、前記洗浄液タンク２２の洗浄液流出口２３は、切換弁２５に接続されている。
【００３３】
以上の構成において、船舶１にバラスト水を取り込む場合には、図２を用いて説明したように、まず船舶１内の切換弁５をシーチェスト側に切換え、切換弁７を流入口８側に切換え、次に船舶１内のポンプ９を駆動する。
【００３４】
すると、シーチェスト４から例えば海水がバラスト水として流入し、その後、ポンプ９、流入口８を介してバラストタンク１０内に取り込まれる。
【００３５】
この時、本実施形態においては、図３で説明したように、前記ポンプ９と流入口８間に、バラスト水処理装置１２が介在された状態となっている（切換弁２５はフィルター容器２８とバラスト水流入口１３を連通し、切換弁２６はバラスト水流出口１４と切換弁７を連通している）。
【００３６】
このため、シーチェスト４、ポンプ９を経由したバラスト水は、先ず、フィルター容器２８内に供給され、ここで、バラスト水中に存在するゴミや、５０μｍ以上の大きさの大型水生生物が除去される。
【００３７】
そしてこの状態で、バラスト水は、次にバラスト水流入口１３から、バラスト水処理容器１５内へと供給される。
【００３８】
バラスト水処理容器１５内には図４で説明したように、紫外線照射手段の一例として設けた複数の紫外線ランプ１６と、紫外線ランプ１６間に配置した複数の光触媒体１７とを設けている。
【００３９】
このため、バラスト水処理容器１５内に設けた紫外線ランプ１６からの紫外線と、この紫外線を受けた光触媒体１７により発生した、活性化された水酸ラジカルとにより、水生生物や細菌類等の生物種は殺滅させられることになる。
【００４０】
そして、このように水生生物や細菌類等の生物種が殺滅させられたバラスト水が、次にはバラスト水処理容器１５のバラスト水流出口１４、切換弁２６、切換弁７、流入口８を介してバラストタンク１０内に取り込まれる。
【００４１】
また、バラストタンク１０内に取り込まれたバラスト水を排出する場合には、図２に示した船舶１内の切換弁５を流出口１１側に切換え、切換弁７を流入口８とは反対側に切換え、次に船舶１内のポンプ９を駆動する（なお、この時にも切換弁２５はフィルター容器２８とバラスト水流入口１３を連通し、切換弁２６はバラスト水流出口１４と切換弁７を連通している）。
【００４２】
すると、図２に示したバラストタンク１０内のバラスト水は流出口１１から切換弁５、ポンプ９、切換弁７を介してシーチェスト４を介して船舶１外に排出されることになるが、この時にも、図３で説明したように、前記ポンプ９と流入口８間に、バラスト水処理装置１２が介在された状態となっている（切換弁２５はフィルター容器２８とバラスト水流入口１３を連通し、切換弁２６はバラスト水流出口１４と切換弁７を連通している）。
【００４３】
このため、バラストタンク１０内のバラスト水は、流出口１１から切換弁５、ポンプ９を経由し、バラスト水流入口１３から、バラスト水処理容器１５内へと供給される。
【００４４】
バラスト水処理容器１５内には図４で説明したように、紫外線照射手段の一例として設けた複数の紫外線ランプ１６と、紫外線ランプ１６間に配置した複数の光触媒体１７とを設けている。
【００４５】
このため、バラスト水処理容器１５内に設けた紫外線ランプ１６からの紫外線と、この紫外線を受けた光触媒体１７により発生した、活性化された水酸ラジカルとにより、水生生物や細菌類等の生物種は殺滅させられることになる。
【００４６】
そして、このように水生生物や細菌類等の生物種が殺滅させられたバラスト水が、次にはバラスト水処理容器１５のバラスト水流出口１４、切換弁２６、切換弁７、を介してシーチェスト４から船舶１外に排出される。
【００４７】
つまり、バラスト水の取り込み時に、バラスト水処理容器１５で、水生生物や細菌類等の生物種を殺滅はしたが、例えば、それら生物種の休眠胞子などが処理できずに残ってしまった場合には、それがバラストタンク１０内で発芽してしまう虞もあるので、このようなバラスト水の排出時にも、バラスト水処理容器１５内で、それら生物種の殺滅を行うのである。
【００４８】
このようなバラスト水処理容器１５内での生物種の殺滅を行った状態では、図５に示すように、光触媒体１７の表面には、無機系付着物（例えばＣａＣＯ3）２９や有機系付着物（例えば死滅した生物種）３０が付着した状態となり、この状態では、次回使用時における光触媒体１７の生物種殺滅効果が低いものとなる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、上述したバラスト水の取り込みや排出が終わった後に、図３に示す切換弁２５で洗浄液ポンプ２４とバラスト水流入口１３を連通させ、切換弁２６でバラスト水流出口１４と洗浄液タンク２２を連通させる。その状態で洗浄液ポンプ２４を駆動することで、光触媒体１７表面のクリーニングを行う。
【００５０】
すると、洗浄液タンク２２内に用意した洗浄液が、洗浄液流出口２３、洗浄液ポンプ２４、切換弁２５、バラスト水流入口１３を介してバラスト水処理容器１５に勢いよく供給され、その結果、図６に示すように、洗浄液中に含まれている研磨剤２１で、無機系付着物２９や有機系付着物３０が、光触媒粉１９を昆練した耐紫外線性のバインダー層２０の層表面とともに研磨除去され、図７のように光触媒体１７の表面は新生面状態となる。
【００５１】
したがって、次回の使用時にも、この光触媒体１７による生物種殺滅効果を、高い状態で維持できるものとなる。
【００５２】
なお、本実施形態では、１度の洗浄により、光触媒粉１９と耐紫外線性のバインダー層２０よりなる層表面の略１／１００が除去されることを想定し、この一度に研磨除去される量の１００倍の厚みを、前記バインダー層２０の厚みとした。
【００５３】
これは、バラスト水の取り込み、排出が、合計、１年間に略７０回程度となることから設定した値である（なお、図５〜図７では図面の都合上、バインダー層２０の途中を省略している）。
【００５４】
また、紫外線ランプ１６は長期間の使用において電極の損耗や石英管内壁の黒化が発生することから、紫外線照射強度が低下する。
【００５５】
したがって、紫外線ランプ１６は点灯開始から数千時間で定期的に交換する必要がある。
【００５６】
以上の説明からも理解されるように、光触媒体１７と紫外線ランプ１６は、船舶の定期点検の時期に合わせて１回／１年交換することが望ましく、そのために、これらの光触媒体１７と紫外線ランプ１６は、バラスト水処理容器１５内に、着脱自在に装着された状態となっている。
【００５７】
このように、本実施形態においては光触媒体１７表面のクリーニングを行うが、このときに光触媒体１７を構成する光触媒粉１９が、上述したようにアナタース型酸化チタンとフッ素とを含み、前記アナタース型酸化チタンとフッ素が化学結合している酸化チタン光触媒であることが特徴点の一つとなっている。
【００５８】
すなわち、このような構造の光触媒粉１９では、図８に示すように光触媒粉１９中のフッ素はチタンとは化学的に結合するが、耐紫外線性のバインダー層２０とは結合せず、よって光触媒粉１９とバインダー層２０との結合状態は弱く、その結果として、上述したクリーニングにより、光触媒体１７表面、および無機系付着物２９や有機系付着物３０の研磨、除去が効果的に行われることになるのである。
【００５９】
なお、図９はフッ素を含有しない光触媒粉３１と耐紫外線性のバインダー層２０との結合状態を示し、この状態では、光触媒粉１９と比べて光触媒粉３１はＳｉ−Ｏを介した強固な結合が多い状態となっているので、上述したクリーニングを行っても、光触媒体１７表面、および無機系付着物２９や有機系付着物３０の研磨、除去が簡単には行われないことになる。
【００６０】
また、本実施形態の光触媒体１７は、図７からも理解されるように、基材１８表面に、光触媒粉１９を混練したバインダー層２０を付着させた構成としているが、前記バインダー層２０の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くしたものであるので、バラスト水の処理回数に関わらず、高い生物種殺滅効果を維持できるものとなる。
【００６１】
すなわち、紫外線ランプ１６表面の汚れ、または電極の損耗や石英管内壁の黒化は、バラスト水の処理回数に応じて大きくなり、その結果として紫外線による前記生物種殺滅効果は低くなるが、このようにバラスト水の処理回数が増すにつれて、前記バインダー層２０の表面を上述のごとく、研磨剤２１で研磨すれば、光触媒体１７表面に表出する光触媒粉１９量が多くなるので、光触媒体１７による生物種殺滅効果は高くなり、その結果として高い生物種殺滅効果を維持できるものとなるのである。
【００６２】
（実施の形態２）
上記（実施の形態１）では、バインダー層２０を耐紫外線性とするために、シリカ系バインダーを用いたが、このバインダー層２０を非耐紫外線性バインダー、例えば有機樹脂バインダー（アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂）を用いて構成しても良い。
【００６３】
すなわち、バインダー層２０を非耐紫外線性バインダーで構成すれば、紫外線ランプ１６からの紫外線照射が行われる度にその表面が劣化し、剥離することで、常に新生面を表出させることができるのである。
【００６４】
また、この実施の形態２においても、その光触媒体１７は、図７からも理解されるように、前記バインダー層２０の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くしたものであるので、バラスト水の処理回数に関わらず、高い生物種殺滅効果を維持できるものとなる。
【００６５】
すなわち、紫外線ランプ１６表面の汚れ、または電極の損耗や石英管内壁の黒化は、バラスト水の処理回数に応じて大きくなり、その結果として紫外線による前記生物種殺滅効果は低くなるが、このようにバラスト水の処理回数が増すにつれて、前記バインダー層２０の表面が上述のごとく、紫外線で剥離されれば、光触媒体１７表面に表出する光触媒粉１９量が多くなるので、光触媒体１７による生物種殺滅効果は高くなり、その結果として高い生物種殺滅効果を維持できるものとなるのである。
【００６６】
また、この実施の形態２のようにした場合には、研磨剤２１を有する洗浄液タンク２２などが不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように本発明は、バラスト水流入口、およびバラスト水流出口を有するバラスト水処理容器と、このバラスト水処理容器内に設けた紫外線照射手段とを備え、前記バラスト水処理容器内に、光触媒体を着脱自在に設けるとともに、この光触媒体は、基材表面に、光触媒粉を混練したバインダー層を付着させた構成と、前記バインダー層の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くしたものであるので、その小型化が図れるものとなる。
【００６８】
すなわち、本発明においては、バラスト水処理容器内に設けた紫外線照射手段からの紫外線と、この紫外線を受けた光触媒体により発生した、活性化された水酸ラジカルとにより、水生生物や細菌類等の生物種を殺滅させるものであるので、バラスト水処理容器外に、従来のようなオゾン発生手段や、オゾン脱気手段を設ける必要がなく、その結果として小型化が図れるものとなる。
【００６９】
また、本発明における光触媒体は、基材表面に、光触媒粉を混練したバインダー層を付着させた構成と、前記バインダー層の表面側における光触媒粉分散密度よりも、下層側における光触媒粉分散密度を高くしたものであるので、バラスト水の処理回数に関わらず、高い生物種殺滅効果を維持できるものとなる。
【００７０】
すなわち、紫外線照射手段表面の汚れ、または電極の損耗や石英管内壁の黒化は、バラスト水の処理回数に応じて大きくなり、その結果として紫外線による前記生物種殺滅効果は低くなるが、このようにバラスト水の処理回数が増すにつれて、前記バインダー層の表面を例えば研磨すれば、光触媒体表面に表出する光触媒粉量が多くなるので、光触媒体による生物種殺滅効果は高くなり、その結果として高い生物種殺滅効果を維持できるものとなるのである。
【００７１】
したがって、船舶のバラスト水処理装置としての活用が期待される。
【符号の説明】
【００７２】
１    船舶
２    港
３    喫水線
４    シーチェスト
５    切換弁
７    切換弁
８    流入口
９    ポンプ
１０  バラストタンク
１１  流出口
１２  バラスト水処理装置
１３  バラスト水流入口
１４  バラスト水流出口
１５  バラスト水処理容器
１６  紫外線ランプ
１７  光触媒体
１８  基材
１９  光触媒粉
２０  バインダー層
２１  研磨剤
２２  洗浄液タンク
２３  洗浄液流出口
２４  洗浄液ポンプ
２５  切換弁
２６  切換弁
２８  フィルター容器
２９  無機系付着物
３０  有機系付着物
３１  光触媒粉
【図１】
2012091093.tif 000003
【図２】
2012091093.tif 000004
【図３】
2012091093.tif 000005
【図４】
2012091093.tif 000006
【図５】
2012091093.tif 000007
【図６】
2012091093.tif 000008
【図７】
2012091093.tif 000009
【図８】
2012091093.tif 000010
【図９】
2012091093.tif 000011