特許 7528736 バラスト水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】バラスト水処理装置

(51)【国際特許分類】

   B63B 13/00 20060101AFI20240730BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

B63B13/00 Z

C02F1/32

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020191476

(22)【出願日】2020-11-18

(65)【公開番号】P2022080418

(43)【公開日】2022-05-30

【審査請求日】2023-08-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 敦行

【審査官】中川 隆司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０９４５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１３４８６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｂ １３／００

Ｃ０２Ｆ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流通するバラスト水を浄化処理するバラスト水処理装置であって、
紫外線を照射することで前記バラスト水に含まれる微生物を殺滅処理する紫外線リアクタと、
少なくとも第１モードと第２モードの２つの運転モードによって前記バラスト水処理装置を制御する制御手段を備え、
前記第１モードと前記第２モードにはそれぞれ、前記バラスト水に照射する目標紫外線照射量と、前記殺滅処理後の前記バラスト水をバラストタンクに保持しておく必要のある時間であるタンク保持時間とが設定されており、
前記第２モードの前記目標紫外線照射量は前記第１モードの前記目標紫外線照射量よりも少なく、前記第２モードの前記タンク保持時間は前記第１モードの前記タンク保持時間よりも長い、バラスト水処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載のバラスト水処理装置であって、
前記流通するバラスト水の処理流量を調整する流量調整手段と、
前記流通するバラスト水の紫外線透過率を取得する透過率取得手段とを備え、
前記紫外線リアクタは、出力を調整可能とされ、
前記制御手段は、前記紫外線リアクタの出力、前記バラスト水の処理流量、及び前記バラスト水の紫外線透過率によって推定される前記バラスト水への紫外線照射量が、前記目標紫外線照射量以上になるよう、前記紫外線リアクタの出力と前記バラスト水の処理流量を制御する、バラスト水処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載のバラスト水処理装置であって、
前記制御手段は、前記紫外線透過率が前記第１モードによって浄化処理可能な下限透過率以下の場合には、適切な運転モードは前記第２モードであると判定する、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、紫外線リアクタを備えたバラスト水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

タンカー等の船舶は、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、通常、バラスト水と呼ばれる水をバラストタンク内に貯留する。このような船舶には、バラスト水の注排水による生態系の破壊を防ぐため、バラスト水を浄化処理するバラスト水処理装置が設けられている。

【0003】

バラスト水処理装置の一種として、紫外線リアクタを備え、バラスト水中の微生物を紫外線を照射することによって殺滅するものがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－２２７０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このようなバラスト水処理装置は、水質に応じて例えば紫外線リアクタの出力や処理流量等を調節することで、バラスト水への必要な紫外線照射量（目標紫外線照射量）を確保している。しかしながら、水質が悪く、例えば紫外線リアクタの出力を最大にし且つ処理流量を最小限に絞っても必要な紫外線照射量が確保できない場合には、浄化処理を行うことができなかった。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、水質が悪い水域であっても、バラスト水の浄化処理を行うことの可能なバラスト水処理装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、流通するバラスト水を浄化処理するバラスト水処理装置であって、紫外線を照射することで前記バラスト水に含まれる微生物を殺滅処理する紫外線リアクタと、少なくとも第１モードと第２モードの２つの運転モードによって前記バラスト水処理装置を制御する制御手段を備え、前記第１モードと前記第２モードにはそれぞれ、前記バラスト水に照射する目標紫外線照射量と、処理後の前記バラスト水をバラストタンクに保持しておく必要のある時間であるタンク保持時間とが設定されており、前記第２モードの前記目標紫外線照射量は前記第１モードの前記目標紫外線照射量よりも少なく、前記第２モードの前記タンク保持時間は前記第１モードの前記タンク保持時間よりも長い、バラスト水処理装置が提供される。

【0008】

本発明者らは、バラスト水への紫外線照射量が少ないため紫外線リアクタの照射直後には微生物が死滅しない場合であっても、紫外線が照射された微生物はその後徐々に弱っていき、バラスト水がバラストタンクに貯留されている間に死滅していくという知見に基づき、紫外線照射量に対応するタンク保持時間を設定し、当該タンク保持時間を経過するまで貯留したバラスト水をバラストタンクから排出しないようにした。つまり、本発明によれば、紫外線照射量が少ない場合にはタンク保持時間が長くなるよう設定することにより、例えば水質が悪い等の理由で紫外線照射量を十分に確保できない場合であっても、バラスト水の浄化処理を行うことが可能となる。また船舶の運航上、早い出航が必要な場合は、タンク保持時間が短いモードを設定することが好ましいが、このモードであってもバラスト水の浄化処理を行うことができる。

【0009】

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。

【0010】

好ましくは、前記流通するバラスト水の処理流量を調整する流量調整手段と、前記流通するバラスト水の紫外線透過率を取得する透過率取得手段とを備え、前記紫外線リアクタは、出力を調整可能とされ、前記制御手段は、前記紫外線リアクタの出力、前記バラスト水の処理流量、及び前記バラスト水の紫外線透過率によって推定される前記バラスト水への紫外線照射量が、前記目標紫外線照射量以上になるよう、前記紫外線リアクタの出力と前記バラスト水の処理流量を制御する。

【0011】

好ましくは、前記制御手段は、前記紫外線透過率が第１モードによって浄化処理可能な下限透過率以下の場合には、適切な運転モードは前記第２モードであると判定する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係るバラスト水処理装置１０及びこれを船舶のバラスト装置１に導入した様子を示す概念図である。

【図2】図１のバラスト水処理装置１０の主要構成を示すブロック図である。

【図3】第１モードＭ１及び第２モードＭ２のそれぞれにおいて規定される、紫外線透過率と処理流量及び紫外線リアクタ１２の出力との関係を示すグラフである。

【図4】タンク保持時間と目標紫外線照射量の関係を示すグラフである。

【図5】紫外線透過率と目標紫外線照射量の関係を示すグラフである。

【図6】図１のバラスト水処理装置１０が適切な運転モードを判定するアルゴリズムを示すフローチャートである。

【図7】図１のバラスト装置１のバラスト動作時の流路を示す図である。

【図8】図１のバラスト装置１のデバラスト動作時の流路を示す図である。

【図9】図１のバラスト装置１の予備運転時の流路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

【0014】

１．バラスト装置１の構成
図１は、本発明の実施形態に係る液体処理装置としてのバラスト水処理装置１０を、船舶のバラスト装置１に導入した様子を示す概略図である。本願のバラスト装置１は、バラストタンク２及びバラストポンプ３を備え、バラストポンプ３によりバラストタンク２に対してバラスト水の注排水を行うものである。なお、海水等の船外の水をシーチェストＳＣ１から船内に取り込んで複数のバラストタンク２に注水を行う動作をバラスト動作、バラストタンク２に貯留されたバラスト水を船外排出口ＳＣ２から排水する動作をデバラスト動作と呼ぶ。また、本明細書における「バラスト水」について、バラストタンク２に導入（流入）される前又はバラストタンク２から排出（流出）された後に拘わらず、船内に取り込まれた水を全て「バラスト水」と表現する。また、船内に取り込むバラスト水には、海水、淡水、汽水等が含まれるものとする。

【0015】

図１に示すように、バラスト装置１は、各構成要素を接続してバラスト水を流通させるラインＬａ～ラインＬｅと、これらのライン上に設けられる開閉弁Ｖａ～開閉弁Ｖｆとを備える。ここで、「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

【0016】

各ラインの接続関係を具体的に説明すると、ラインＬａは、シーチェストＳＣ１とバラストポンプ３を接続するラインであり、開閉弁Ｖａを有する。ラインＬｂ及びラインＬｃは、バラストポンプ３とバラストタンク２を接続するラインである。バラスト水処理装置１０がバラストポンプ３とバラストタンク２の間に配置されるため、バラスト水処理装置１０よりも上流側をラインＬｂ、バラスト水処理装置１０よりも下流側をラインＬｃとしている。ラインＬｂは、開閉弁Ｖｂを有し、ラインＬｃは、開閉弁Ｖｃ及び開閉弁Ｖｄを有する。ラインＬａ～ラインＬｃを合わせて、バラストラインとも称する。

【0017】

ラインＬｄは、一端が開閉弁Ｖａとバラストポンプ３の間の位置においてラインＬａと接続され、他端が開閉弁Ｖｃよりもバラストタンク２側においてラインＬｃと接続される。ラインＬｄには、開閉弁Ｖｅが設置される。ラインＬｄは、デバラスト動作時に使用されるラインであり、デバラストラインとも称する。ラインＬｅは、一端がバラスト水処理装置１０と開閉弁Ｖｃの間の位置においてラインＬｃと接続され、他端は船外排出口ＳＣ２と接続される。ラインＬｅには、開閉弁Ｖｆが設置される。

【0018】

なお、上述したバラスト装置１の構成は、本発明に係るバラスト水処理装置１０を導入する対象であるバラスト装置の一例を示したに過ぎず、以下に説明するバラスト水処理装置１０は、任意の構成のバラスト装置に適用することが可能である。

【0019】

２．バラスト水処理装置１０の構成
次に、バラスト水処理装置１０の構成を説明する。バラスト水処理装置１０は、船内に取り込むバラスト水及び船内から排出するバラスト水を処理してバラスト水中に含まれる微生物・異物の含有量を低減するために導入されるものである。本実施形態のバラスト水処理装置１０は、図１に示すように、バラストポンプ３とバラストタンク２（あるいは船外排出口ＳＣ２）の間に設けられる。ここで、バラスト水処理装置１０の流路について、ラインＬｂと接続されるバラストポンプ３側の接続部を上流側接続部Ｐ１、ラインＬｃと接続されるバラストタンク２側の接続部を下流側接続部Ｐ２とする。

【0020】

本実施形態のバラスト水処理装置１０は、浄化手段として、フィルタによりバラスト水を濾過処理する濾過装置１１と、バラスト水に紫外線を照射して微生物を殺菌処理する紫外線リアクタ１２とを備える。また、バラスト水処理装置１０は、図２に示すように、流量計１３と、紫外線センサ１４と、入力装置１５と、透過率取得手段１６と、制御手段１７と、判定結果出力手段１８とを備える。なお、濾過装置１１は既知の任意の構成を適用することができ、また、濾過装置１１を省略することもできる。

【0021】

加えて、バラスト水処理装置１０は、図１に示すように、各構成要素を接続してバラスト水を流通させる第１ラインＬ１～第５ラインＬ５と、これらに設置される開閉弁Ｖ１～Ｖ４と、流量調整手段としての流量調整弁ＦＣＶとを備える。

【0022】

第１ラインＬ１は、浄化手段（濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２）をバイパスして上流側接続部Ｐ１と下流側接続部Ｐ２を接続するライン（バイパスライン）であり、開閉弁Ｖ１を有する。第２ラインＬ２は、第１ラインＬ１と濾過装置１１とを接続するラインであり、開閉弁Ｖ２を有する。第３ラインＬ３は、濾過装置１１と紫外線リアクタ１２とを接続するラインであり、開閉弁Ｖ３を有する。また、第４ラインＬ４は、一端が第１ラインＬ１の第２ラインＬ２との接続位置よりも下流側の位置であって開閉弁Ｖ１よりは上流側の位置に接続され、他端が第３ラインＬ３の開閉弁Ｖ３よりも下流側の位置に接続される。第４ラインＬ４は開閉弁Ｖ４を有する。第５ラインＬ５は、一端が紫外線リアクタ１２に接続され、他端が第１ラインＬ１の開閉弁Ｖ１よりも下流側の位置に接続される。第５ラインＬ５には、流量計１３と、開度調整の可能な流量調整弁ＦＣＶとが設けられる（図２も参照）。

【0023】

紫外線リアクタ１２は、図示しない処理槽の内部に複数本の紫外線ランプ１２ａ（図２参照）が配置されて構成される。紫外線リアクタ１２は、処理槽内を流通するバラスト水に対し、紫外線ランプ１２ａにより紫外線を照射して微生物を殺菌処理するものである。本実施形態の紫外線リアクタ１２は、各紫外線ランプ１２ａのオンオフ及び／又は供給する電力を制御することで、バラスト水へ照射する紫外線の強度を調整可能となっている。

【0024】

流量計１３は、紫外線リアクタ１２を流通するバラスト水の流量を計測するものである。本実施形態において、流量計１３は第５ラインＬ５に設けられているが、紫外線リアクタ１２による殺滅処理を行う際のバラスト水の流路上であれば、他の位置に設けられていても良い。流量計１３及び上述した流量調整弁ＦＣＶの開度調整により、バラスト水処理装置１０を流通するバラスト水の流量（以下、処理流量と呼ぶ）を調整することが可能となる。

【0025】

紫外線センサ１４は、紫外線リアクタ１２に設置され、紫外線ランプ１２ａからの紫外線の照度を、バラスト水を介して測定するものである。

【0026】

入力装置１５は、船員等のユーザから各種入力を受け付ける装置である。入力装置１５の例としては、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に接続されたマウス、キーボードあるいはタッチパネルによる入力が可能なディスプレイ、さらには、音声入力装置等が挙げられる。ただし、ユーザから各種入力を受け取ることが可能であれば、任意のデバイスを用いることができる。ここで、ユーザから受け付ける各種入力とは、船舶の現在位置の情報、貯留する必要のあるバラスト水の総量の情報、船舶の航行先（目的地）の情報、船舶が入港してから出港するまでの時間の情報、停泊中の船舶が出港してから航行先に入港するまでの（予想）時間の情報等である。

【0027】

なお、停泊中の船舶が出港してから航行先に入港するまでの時間からは、処理後のバラスト水をバラストタンク２に貯留してから排出するまでの許容排出時間を算出することができる。したがって、本実施形態の入力装置１５は、紫外線リアクタ１２による処理後のバラスト水をバラストタンク２に貯留してから排出するまでの許容排出時間を取得する許容排出時間取得手段として機能する。なお、許容排出時間は、船舶の次の港までの航行時間が長ければ影響は少ない一方、次の港までの航行時間が短ければ、後述するタンク保持時間との関係で港についてもバラスト水を排出して荷役をすることができないという問題が生じるため重要である。入力装置１５は、バラスト装置１の動作を制御するバラストコントローラに設置されることが好適である。

【0028】

透過率取得手段１６は、紫外線リアクタ１２を流通するバラスト水の紫外線透過率を取得するものである。本実施形態において、透過率取得手段１６はバラスト水の紫外線透過率を計測可能な透過率測定センサである。透過率測定センサは、バラスト水処理装置１０におけるバラスト水の流路上に設ける必要はなく、船舶における海水の取り込みが容易な任意の位置に設置される。

【0029】

制御手段１７は、上述した開閉弁Ｖａ～Ｖｆ、開閉弁Ｖ１～Ｖ４及び流量調整弁ＦＣＶの開閉を制御することにより、バラスト水処理装置１０内を流通するバラスト水の流量（処理流量）を調整する。また、制御手段１７は、紫外線リアクタ１２の出力（紫外線ランプ１２ａの出力）を制御する。

【0030】

制御手段１７は、具体的には、図２に示すように、情報取得部７０と、記憶部７１と、判定部７２と、動作制御部７３とを備える。

【0031】

情報取得部７０は、流量計１３から流通するバラスト水の流量を取得し、入力装置１５に入力された船員からの各種入力を取得し、透過率取得手段１６からバラスト水の紫外線透過率を取得する。

【0032】

記憶部７１は、各種データを記憶する機能を有する。記憶部７１は、後述する第１モードＭ１と第２モードＭ２のそれぞれにおいて紫外線透過率ごとに規定される処理流量を記憶する。また、記憶部７１は、第１モードＭ１の目標紫外線照射量Ｄ１及び第２モードＭ２の目標紫外線照射量Ｄ２を記憶する。加えて、記憶部７１は、後述する第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１及び第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２を記憶する。

【0033】

判定部７２は、情報取得部７０が取得した情報と記憶部７１に記憶された情報とから、適切な運転モードを判定する。

【0034】

動作制御部７３は、第１モードＭ１又は第２モードＭ２により、流量調整弁ＦＣＶの開度及び紫外線リアクタ１２の紫外線ランプ１２ａの強度を制御する。

【0035】

なお、上記構成の制御手段１７は、具体的には例えば、ＣＰＵ、メモリ（例えばフラッシュメモリ）、入力部及び出力部を備えた情報処理装置により構成することができる。そして、情報処理装置により構成された制御手段１７の上述した各構成要素による処理は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが読み出して実行することで行われる。情報処理装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＬＣ（プログラマラブルロジックコントローラ）あるいはマイコンが用いられる。ただし、制御手段１７の一部の機能を、任意の通信手段により接続されたクラウド上で実行されるよう構成しても良い。

【0036】

そして、上記構成の制御手段１７は、バラスト水の処理流量と紫外線リアクタ１２の出力を制御することで、流通するバラスト水に対する紫外線照射量を調整するよう構成されている。紫外線照射量は、紫外線リアクタ１２の出力と、流量調整弁ＦＣＶの制御により調整され流量計１３により計測されるバラスト水の処理流量と、透過率取得手段１６により取得されるバラスト水の紫外線透過率とに基づいて推定される、単位流量あたりのバラスト水への紫外線の照射量である。

【0037】

具体的には、紫外線リアクタ１２の出力が高いと紫外線照射量は多くなり、紫外線リアクタ１２の出力が低いと紫外線照射量は少なくなる。また、処理流量が多いと紫外線照射量は少なくなり、処理流量が少ないと紫外線照射量は多くなる。さらに、バラスト水の紫外線透過率が高いと紫外線照射量は多くなり、バラスト水の紫外線透過率が低いと紫外線照射量は少なくなる。まとめると、紫外線照射量は、紫外線リアクタ１２の出力及びバラスト水の紫外線透過率に比例し、バラスト水の流量に反比例する。なお、これを定式化すると、紫外線照射量＝ｋ×紫外線リアクタの出力×紫外線透過率／処理流量（ただし、ｋは定数）となる。

【0038】

判定結果出力手段１８は、制御手段１７の判定部７２が判定した適切な運転モードをユーザに提示するためのものである。判定結果出力手段１８としては、例えばディスプレイ等の表示装置が用いられる。入力装置１５がディスプレイを備える場合は、これを共用することも好適である。

【0039】

３．バラスト水処理装置１０の動作
本実施形態のバラスト水処理装置１０において、制御手段１７は、第１モードＭ１及び第２モードＭ２の２つの運転モードを備えている。バラスト水処理装置１０は、バラスト動作において実行されるバラスト水の浄化処理の際、まず、制御手段１７がモード判定工程によって適切な運転モードを判定した後、判定した運転モードを選択することにより、浄化工程が実行される。

【0040】

本実施形態において、第１モードＭ１と第２モードＭ２にはそれぞれ、目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２が設定されている。そして、各運転モードには、紫外線照射量が目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２以上になるよう、紫外線透過率に応じた（紫外線透過率ごとの）バラスト水の処理流量及び紫外線リアクタ１２の出力が設定されている（図３参照）。加えて、第１モードＭ１と第２モードＭ２にはそれぞれ、処理後のバラスト水をバラストタンク２に保持しておく必要のある時間であるタンク保持時間Ｔ１，Ｔ２とが設定されている。

【0041】

目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２は、バラスト水中の微生物を紫外線照射によって確実に死滅させるために必要な（最低限の）紫外線照射量である。本実施形態の制御手段１７は、各運転モードにおいて、紫外線照射量が目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２以上になるよう、紫外線リアクタ１２の出力及びバラスト水の処理流量を制御する。具体的には、例えば、図３のグラフに示すように、制御手段１７は、各運転モードにおいて、水質が良くバラスト水の紫外線透過率が高い場合には、浄化処理時間を短縮するため処理流量を増加させる。そして、紫外線透過率が高く処理流量を最大にしても目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２を超える場合（グラフにおいて紫外線透過率が所定値Ｕｘ以上である場合）には、紫外線リアクタ１２の出力を抑えることで、消費電力量を低減する。一方、制御手段１７は、水質が悪くバラスト水の紫外線透過率が低い場合には、紫外線リアクタ１２の出力を増加させる。そして、紫外線透過率が高く紫外線リアクタ１２の出力を最大にしても目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２を下回る場合（グラフにおいて紫外線透過率が所定値Ｕｘ以下である場合）には、処理流量を抑えることで、目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２を維持する。

【0042】

なお、図３のグラフは、各運転モードにおける紫外線透過率に応じた処理流量と紫外線リアクタ１２の出力の変化を例示するものにすぎず、グラフが示す数値自体に意味があるわけではない。例えば、第１モードＭ１と第２モードＭ２とで、紫外線照射量の所定値Ｕｘ（グラフが折れ曲がる位置）が異なっていても良い。

【0043】

一方、タンク保持時間Ｔ１，Ｔ２は、バラストタンク２に貯留された浄化処理後のバラスト水に含まれる生き残った微生物が、バラストタンク２に貯留されている間に徐々に衰弱し、死滅してゆくことに着目して設定された時間である。当該タンク保持時間Ｔ１，Ｔ２を経過するまで貯留したバラスト水をバラストタンク２から排出しないようにすることで、微生物を殺滅させた状態でバラストタンク２内のバラスト水を排出することが可能となる。

【0044】

そして、本実施形態の各動作モードの目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２とタンク保持時間Ｔ１，Ｔ２は、図４のグラフに示す関係となるよう設定されている。すなわち、本実施形態において、第２モードＭ２の目標紫外線照射量Ｄ２は第１モードＭ１の目標紫外線照射量Ｄ１よりも少なく、且つ、第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２は第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１よりも長くなっている（Ｄ１＞Ｄ２、Ｔ１＜Ｔ２）。このような関係は、図４に示すように、（目標）紫外線照射量が多いほど微生物はすぐに死滅するためタンク保持時間が短くて済み、（目標）紫外線照射量が少ないと微生物が死滅するまでに時間がかかるためタンク保持時間を長く取らなければならないという知見に基づくものである。

【0045】

なお、本実施形態では、第１モードＭ１における紫外線リアクタ１２の最大の出力及び最小の処理流量と、第２モードＭ２における最大の出力及び最小の処理流量は、それぞれ同一である。そして、図５にも示すように、第２モードＭ２の目標紫外線照射量Ｄ２は第１モードＭ１の目標紫外線照射量Ｄ１よりも低く設定されている。したがって、上述したように紫外線照射量はバラスト水の紫外線透過率に比例することから、第１モードＭ１における浄化処理が可能なバラスト水の下限透過率Ｕ１よりも、第２モードＭ２におけるバラスト水の下限透過率Ｕ２のほうが小さくなる。すなわち、第１モードＭ１と比較した場合には、第２モードＭ２のほうが、水質がより悪く紫外線透過率が低いバラスト水であっても浄化処理を行うことが可能である。

【0046】

＜モード判定工程＞
以下、図６を参照して、適切な運転モードを判定するモード判定工程のアルゴリズムの一例を説明する。モード判定工程は、船員等がモード判定を要求したタイミング、あるいは船舶が港に入港したタイミングで開始される。

【0047】

モード判定工程では、まず、ステップＳ１において、制御手段１７の情報取得部７０は、透過率取得手段１６から取水されたバラスト水の紫外線透過率を取得する。判定部７２は、取得した紫外線透過率が第２モードＭ２の下限透過率Ｕ２（図５参照）未満であるかどうかを判定する。判定部７２は、紫外線透過率が第２モードＭ２の下限透過率Ｕ２未満であれば、水質が悪すぎていずれの運転モードでも浄化処理ができないと判定し、判定結果出力手段１８によりその旨をユーザに報知する。紫外線透過率が第２モードＭ２の下限透過率Ｕ２未満でなければ、次のステップＳ２に進む。

【0048】

次に、ステップＳ２において、判定部７２は、取得した紫外線透過率が第１モードＭ１の浄化処理可能な紫外線透過率の下限透過率Ｕ１（図５参照）未満であるかどうかを判定する。判定部７２は、紫外線透過率が第１モードＭ１の下限透過率Ｕ１未満であれば第１モードＭ１では運転できないため（図５参照）、適切な運転モードは第２モードＭ２であると判定して、モード判定工程を終了する。紫外線透過率が第１モードＭ１の下限透過率Ｕ１未満でなければ、次のステップＳ３に進む。

【0049】

次に、ステップＳ３において、情報取得部７０は、入力装置１５に入力された許容排出時間を取得する。また、情報取得部７０は、第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２（第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１よりも長い）を記憶部７１から読み出す。判定部７２は、許容排出時間が第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２未満の場合、つまり、第２モードＭ２では許容排出時間を超えてバラスト水を保持しなければならない場合は、適切な運転モードはタンク保持時間の短い第１モードＭ１であると判定して、モード判定工程を終了する。

【0050】

ステップＳ３において許容排出時間が第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２よりも長い場合は、いずれの運転モードでも運転が可能であるため、他の条件（例えば、各運転モードの消費電力等）に基づいて適切なモードを判定し、モード判定工程を終了する。なお、ステップＳ３において許容排出時間が第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２よりも長い場合に、いずれの運転モードでも運転可能である旨を判定結果出力手段１８により報知してモード判定工程を終了するようにしても良い。

【0051】

上述したモード判定工程のステップＳ１～Ｓ３によって適切な運転モードが判定された後は、制御手段１７は、判定された適切な運転モードを判定結果出力手段１８によって船員等のユーザに提示する。ユーザは、判定結果出力手段１８に提示された判定結果を参考にして、実際にいずれの運転モードでバラスト動作を行うかを選択し、入力装置１５により実行する動作モードを入力する。制御手段１７の動作制御部７３は、入力された運転モードによって、以下に示す浄化工程（バラスト動作）を開始する。なお、判定された適切な運転モードを判定結果出力手段１８に表示させることなく、自動的に判定された運転モードを選択し、バラスト動作を開始するよう構成しても良い。

【0052】

＜浄化工程＞
次に、判定した運転モードによる浄化工程について説明する。なお、浄化工程の各動作は制御手段１７により制御されるが、一部又は全部の動作を、船員により手動に行うことも可能である。

【0053】

図７は、バラスト装置１によるバラスト動作時のバラスト水の流路を示す図である。太線で示されるラインＬａ～ラインＬｃがバラスト水の流れる流路であり、この動作時は、バラスト装置１の開閉弁Ｖａ～Ｖｄが開かれ、その他の開閉弁Ｖｅ，Ｖｆが閉じられる。このとき、バラスト水処理装置１０においては、制御手段１７の動作制御部７３が、開閉弁Ｖ２，Ｖ３及び流量調整弁ＦＣＶを開くとともに、開閉弁Ｖ１，Ｖ４を閉じる制御を行う。これにより、バラスト水は第１ラインＬ１の一部、第２ラインＬ２、第３ラインＬ３及び第５ラインＬ５を流通し、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２を流通する。この際、動作制御部７３は、これら濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２の起動命令も出力する。動作制御部７３は、流量調整弁ＦＣＶの開度と紫外線ランプ１２ａの強度を制御することで、バラスト水の処理流量とバラスト水への紫外線照射量とを、モード判定工程において選択された運転モードで規定された数値となるよう調整する。このような制御により、バラスト水は、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２を流通することで浄化され、バラストタンク２に貯留される。

【0054】

なお、図８は、バラスト装置１のデバラスト動作時の流路を示す図である。太線で示されるラインＬａの一部、ラインＬｂ、ラインＬｃの一部、ラインＬｄ、ラインＬｅがデバラスト動作時にバラスト水が流れる流路であり、この動作時には、開閉弁Ｖｂ，Ｖｄ～Ｖｆが開かれ、その他の開閉弁Ｖａ，Ｖｃが閉じられる。このとき、バラスト水処理装置１０においては、制御手段１７の動作制御部７３が、開閉弁Ｖ４及び流量調整弁ＦＣＶを開くとともに、開閉弁Ｖ１～Ｖ３を閉じる制御を行う。これにより、バラスト水は第１ラインＬ１の一部、第４ラインＬ４、第３ラインＬ３の一部及び第５ラインＬ５を流通し、濾過装置１１をバイパスし、紫外線リアクタ１２のみを流通する。また、動作制御部７３は、紫外線リアクタ１２の起動命令も出力する。バラストタンク２に貯留されていたバラスト水を紫外線リアクタ１２に流通させることにより、貯留中に繁殖した微生物・異物を浄化することが可能となる。なお、船外へ排出するバラスト水には濾過装置１１による濾過処理を行わないのは、バラストタンク２内のバラスト水は、バラスト動作時に一度濾過処理を行っているためである。

【0055】

４．作用効果
以上のように、本実施形態のバラスト水処理装置１０は、制御手段１７が第１モードＭ１及び第２モードＭ２を備え、各運転モードには目標紫外線照射量Ｄ１，Ｄ２とタンク保持時間Ｔ１，Ｔ２が設定されており、第２モードＭ２の目標紫外線照射量Ｄ２が第１モードＭ１の目標紫外線照射量Ｄ１よりも少なく、第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２が第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１よりも長く設定されている。このような構成により、水質が悪い等の理由で目標紫外線照射量Ｄ１を超える紫外線照射量を確保できず、第１モードＭ１では浄化処理を行えない場合であっても、目標紫外線照射量Ｄ２の低い第２モードＭ２を用いることにより、浄化処理を行うことが可能である。なお、第２モードＭ２ではタンク保持時間Ｔ２が経過するまでバラストタンク２に貯留したバラスト水を排出することはできなくなるが、例えば航行時間の長い航路等であれば、所定時間バラスト水を排出できないことによる影響は考慮しなくても良いことになる。

【0056】

また、本実施形態のバラスト水処理装置１０は、制御手段１７がモード判定工程を備えており、透過率取得手段１６から取水されたバラスト水の紫外線透過率及び入力装置１５に入力された許容排出時間を取得することで、適切な運転モードを判定することが可能となっている。

【0057】

５．変形例
なお、本発明は、以下の態様でも実施可能である。

【0058】

上記実施形態では、バラスト水の透過率を取得する透過率取得手段１６として、紫外線リアクタ１２とは別の箇所に配置される透過率測定センサが用いられていた。しかしながら、透過率取得手段１６として透過率測定センサを設置する代わりに、バラスト水をバラストタンク２に貯留することなく排出する予備運転（図９参照）において制御手段１７に紫外線透過率を算出させることも可能である。具体的には、予備運転において紫外線ランプ１２ａを点灯させるとともに、紫外線ランプ１２ａの強度を紫外線センサ１４により計測する。これにより、紫外線ランプ１２ａの強度と紫外線センサ１４により計測された紫外線の照度とから、制御手段１７に紫外線透過率を算出させることが可能となる。

【0059】

上記実施形態では、図６に示すように、モード判定工程は、ステップＳ１～ステップＳ３の３つのステップを有していた。しかしながら、モード判定工程は、これらのステップＳ１～ステップＳ３のうち、１つ以上のステップを有していなくても良い。上述したモード判定工程は、運転モードの判定を自動で行う場合のアルゴリズムの一例を挙げたにすぎず、適切な運転モードを判定するアルゴリズムとして、他のアルゴリズムを用いることも可能である。また、制御手段１７は、モード判定工程を行わない構成であっても良い。すなわち、本発明は、制御手段１７が図４に示すタンク保持時間と目標紫外線照射量の関係性（すなわち、目標紫外線照射量の多い運転モードではタンク保持時間が短く、目標紫外線照射量の少ない運転モードではタンク保持時間が長いという関係）を有する複数の運転モードを有していればよく、複数の運転モードから、紫外線透過率に応じて船員等のユーザが手動で適切な運転モードを選択するようにすることも可能である。

【0060】

上記実施形態において、制御手段１７は、第１モードＭ１と第２モードＭ２の２つの運転モードを備えていた。しかしながら、制御手段１７は、３つ以上の運転モードを備えていても良い。ただし、３つ以上の運転モードのうち２つ以上の運転モードでは、目標紫外線照射量及びタンク保持時間が設定され、図４に示すタンク保持時間と目標紫外線照射量の関係性を有しているものとする。上記２つ以上の運転モード以外の運転モードについては、目標紫外線照射量とタンク保持時間の関係を満たしていなくても良い。

【0061】

上記実施形態では、バラスト水を取り込む際の水域については規定していなかったが、各運転モードにおける目標紫外線照射量及びタンク保持時間を、例えば海水、汽水、淡水で異ならせることも好適である。この場合、淡水における微生物は一般的に海水における微生物よりも紫外線耐性があるため、例えば、淡水域においてバラスト水を取り込む場合には、目標紫外線照射量を多くする及び／又はタンク保持時間を長くし、海水域においてバラスト水を取り込む場合には、目標紫外線照射量を少なくする及び／又はタンク保持時間を短くすることが好適である。

【0062】

上記実施形態では、バラスト水に対する紫外線照射量として、紫外線リアクタ１２の出力と、流量調整弁ＦＣＶの制御により調整され流量計１３により計測されるバラスト水の処理流量と、透過率取得手段１６により取得されるバラスト水の紫外線透過率とに基づいて推定される値を用いていた。しかしながら、これに変えて、流量計１３により計測されるバラスト水の流量と、紫外線センサ１４により計測される紫外線の照度とから、単位流量あたりの紫外線の照射量を算出し、これを紫外線照射量としても良い。

【符号の説明】

【0063】

１ ：バラスト装置
２ ：バラストタンク
３ ：バラストポンプ
１０ ：バラスト水処理装置
１１ ：濾過装置
１２ ：紫外線リアクタ
１２ａ ：紫外線ランプ
１３ ：流量計
１４ ：紫外線センサ
１５ ：入力装置
１６ ：透過率取得手段
１７ ：制御手段
１８ ：判定結果出力手段
７０ ：情報取得部
７１ ：記憶部
７２ ：判定部
７３ ：動作制御部
Ｄ１，Ｄ２ ：目標紫外線照射量
ＦＣＶ ：流量調整弁
Ｌ１～Ｌ５ ：ライン
Ｌａ～Ｌｅ ：ライン
Ｍ１ ：第１モード
Ｍ２ ：第２モード
Ｐ１ ：上流側接続部
Ｐ２ ：下流側接続部
Ｓ１～Ｓ３ ：ステップ
ＳＣ１ ：シーチェスト
ＳＣ２ ：船外排出口
Ｔ１，Ｔ２ ：タンク保持時間
Ｕ１，Ｕ２ ：下限透過率
Ｕｘ ：所定値
Ｖ１～Ｖ４ ：開閉弁
Ｖａ～Ｖｆ ：開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】