特表2021-536352(P2021-536352A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2021-536352(P2021-536352A)
(43)【公表日】2021年12月27日
(54)【発明の名称】反応器
(51)【国際特許分類】
   C02F 1/32 20060101AFI20211129BHJP
   C02F 1/36 20060101ALI20211129BHJP
   B63B 13/00 20060101ALI20211129BHJP
   B63B 83/40 20200101ALI20211129BHJP
【FI】
   C02F1/32
   C02F1/36
   B63B13/00 Z
   B63B83/40
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2021-510664(P2021-510664)
(86)(22)【出願日】2019年8月8日
(85)【翻訳文提出日】2021年3月19日
(86)【国際出願番号】EP2019071354
(87)【国際公開番号】WO2020043457
(87)【国際公開日】20200305
(31)【優先権主張番号】102018214863.5
(32)【優先日】2018年8月31日
(33)【優先権主張国】DE
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】517070958
【氏名又は名称】エス・ケイ・エフ マリーン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】SKF Marine GmbH
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】アンドレアス・ティーレ
(72)【発明者】
【氏名】スヴェンヤ・ビアバウム
(72)【発明者】
【氏名】イェルク・グルーベ
(72)【発明者】
【氏名】ヴィープケ・マティーアス
(72)【発明者】
【氏名】パスカル・フィリップセン
(72)【発明者】
【氏名】ユルゲン・ヴェッツェル
【テーマコード(参考)】
4D037
【Fターム(参考)】
4D037AA06
4D037AB03
4D037BA18
4D037BA26
4D037BB02
4D037BB07
4D037CA02
(57)【要約】
液体、特に船舶のバラスト水の洗浄のための反応器が開示されている。反応器は、液体入口及び液体出口を有する反応器ハウジングを含み、かつ、液体入口と液体出口との間に流体接続を構成する反応器チューブが配されている。反応器チューブは、内壁に、細長い処理装置を部分的受け入れるための、少なくとも1つのチャネル型または溝型の軸方向凹所を含んでおり、これら軸方向凹所は、反応器チューブの全長にわたって延在している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体、特に船舶のバラスト水の洗浄のための反応器(2)であり、液体入口(16)および液体出口(18)を備え、かつ、前記液体入口(16)と前記液体出口(18)との間に流体接続を提供する反応器チューブ(22)が配置されている反応器ハウジング(4)を含む、液体の洗浄のための反応器(2)において、
前記反応器チューブ(22)は内壁に、細長い処理装置(30a〜30e)を部分的に受け入れるための、前記反応器チューブ(22)の全長にわたって延在する少なくとも1つの細長い凹所(24a〜24e)を含んでいることを特徴とする、液体の洗浄のための反応器(2)。
【請求項2】
少なくとも1つの前記凹所(24a〜24e)が丸みを帯びている、請求項1に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項3】
複数の凹所(24a〜24e)が設けられている、請求項1または2に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項4】
前記凹所(24a〜24e)は、前記反応器チューブ(22)の前記内壁全体にわたり周方向に均一に分布する、請求項1から3のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項5】
前記反応器チューブ(22)の周方向において、前記凹所(24a〜24e)間における内壁部表面(28)の総和は凹所側の内壁部表面(26)の総和よりも小さい、請求項1から4のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項6】
前記反応器ハウジング(4)が前記処理装置(30a〜30e,36a,36b)を受け入れるための端部受領部(32,34,40,42)を有し、いくつかの端部受領部(32,34)は環状に配され、かつ、少なくとも1つの受領部(40,42)は環状配置された前記端部受領部(32,34)の間の中心に位置する、請求項1から5のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項7】
測定値を記録するためのセンサ(44)が、前記反応器チューブ(22)内に径方向に配置可能である、請求項1から6のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項8】
複数の処理装置(30a〜30e)であって、それらの断面積の50%以上が前記凹所(24a〜24e)内に受け入れられるように凹所(24a〜24e)のそれぞれに適合する複数の処理装置(30a〜30e)が設けられている、請求項1から7のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特許請求の範囲請求項1のおいて書きに従う、液体、特に船舶のバラスト水を洗浄するための反応器に関する。
【背景技術】
【0002】
船舶は、安定性を向上させるために、定期的にバラスト水を取り入れ、必要に応じて再び放出する。バラスト水は、水域から直接除去され、濾過され、細菌や微生物などが除去されるか、法律規定に従って消毒され、その後バラスト水タンクに保管される。消毒は通常、反応器内で紫外線(UV放射)及び/又は超音波(US波)で処理することによって行われる。バラスト水が水域に戻る間、バラスト水は再び反応器を通って導かれ、再度消毒され。ただし、その際、濾過は必ずしもなされない。従来技術は、特許文献1及び特許文献2から知られている。
【0003】
バラスト水を洗浄するための既知の反応器は、液体入口および液体出口を含む反応器ハウジングを有する。反応器チューブが、液体入口と液体出口との間に流体接続を生成する反応器ハウジング内に配置されている。反応器ハウジングは円筒形の内壁を有し、UVランプなどの種々の細長い処理装置が軸方向に貫通している。さらに、通常、反応器チューブ内に延びる少なくとも1つの超音波ロッドソノトロードが設けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、改善された洗浄効果を備えた反応器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の目的は、特許請求の範囲請求項1の特徴を備えた反応器によって達成される。
【0006】
液体、特に船舶のバラスト水の洗浄のための反応器は、液体入口および液体出口を含む反応器ハウジングを有する。反応器ハウジング内に、前記液体入口と前記液体出口との間に流体接続を提供する反応器チューブが配置されている。本発明によれば、反応器は、内壁に、処理装置を部分的に受け入れる少なくとも1つの凹所を有する。この凹所は、細長い、あるいは溝型もしくはチャネル型の形状とされ、かつ、前記反応器チューブの全長にわたって延在する。一例としての処理装置は、紫外線(UV)を放出する細長いランプである。少なくとも1つの内壁側の凹所に処理装置を配置することにより、円筒形の内壁を有する反応器チューブを含む従来の反応器と比較して、洗浄効果が向上する。
【0007】
前記少なくとも1つの凹所は、好ましくは丸みを帯びている。それは、内壁の凹状のくり抜きとして構成されている。これにより、凹所を通る好ましくない流れ状態が防止される。さらに、これにより、凹所側の内壁部表面が処理装置の周りで一定の間隔でガイドされ、このことが洗浄効果をさらに向上させる。なぜなら、周方向及び軸方向の全体にわたり、凹所側の内壁部表面が前記処理装置から同じ間隔を持つからである。
【0008】
さらに、各々が処理装置を受け入れる種々の凹所が設けられることにより洗浄効果を高めることができる。したがって、UV処理が反応器チューブの全流れ断面にわたって実行されるように、例えば様々なUVランプを反応器内に配置することが可能である。
【0009】
処理を均質化すべく、凹所は内壁全体に周方向に均一に分布していることが好ましい。
【0010】
反応器チューブの周方向において、凹所間の内壁部表面の総和を、凹所側の内壁部表面の総和よりも小さくすると、影空間または影の出現を防ぐことができ、これにより洗浄効果はさらに向上する。
【0011】
反応器ハウジングは処理装置を受け入れるための端部受領部を有しており、いくつかの端部受領部は環状に配され、かつ、少なくとも1つの受領部は環状配置された端部受領部の間の中心に位置する。その中央の凹所には、消毒のために2番目の処理方法が実行されるように、UVランプなどの最初の処理装置の数をさらに増やす、あるいは別のタイプの処理装置、たとえば超音波ロッドソノトロード(USソノトロード)を反応器チューブに導入するといったように、更なる処理装置を導くことができる。受領部が中央に配置されているため、バラスト水の処理は、反応器チューブの流れ断面全体にわたって確実に実行される。
【0012】
処理の効果をチェックするため、または、例えばそれらの放射パワー/線量/強度あるいはそれらの活性化の数に関して処理装置を調節するために、反応器チューブ内のバラスト水における測定値を記録することが有利であり得る。たとえば、センサは、UV放射の透過性またはUSの衝撃による音波の広がりを決定するように構成可能である。処置を妨げないために、この目的のために提供されたセンサは反応器空間に径方向に挿入可能であることが好ましい。
【0013】
好ましい反応器は、自身の断面表面の50%を超えて凹所に受け入れられるようにそれぞれの凹所に適合された種々の処理装置を有する。したがって、それら処理装置はそれぞれの凹所に広範囲に配置され、洗浄効果がさらに向上する。
【0014】
本発明の他の有利な例示的な実施形態はさらなる従属請求項の主題である。
【0015】
以下、本発明の好ましい開始実施形態を、概略図を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の反応器の縦断面図である。
図2】本発明の反応器のセンサ開口部の領域における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図1は、液体の洗浄に関する本発明の反応器2の縦断面図を示している。反応器2は、例えば船内に設置され、海水をバラスト水として使用する際の消毒処理に使用される。海水は、図示されないバラストタンクに導かれる前に反応器2を通って導かれ、それにより処理を受ける。国内のまたは国際的な規定に従い、バラスト水は、バラスト水タンクから水域に戻る前の繰り返し処理のためにも反応器2に供給される。
【0018】
バラスト水は、反応器ハウジング2に導入される前に、例えば20μmのメッシュ幅を有する図示されないフィルタで濾過される。これにより、20μm以上の汚染物質および微生物が除去される。濾過はバラスト水を受け取るときには行われるが、バラスト水タンクからバラスト水を取り出すときには必ずしも行う必要はない。濾過装置は継続作動する。
【0019】
図1および図2に示すように、反応器2は円筒状の反応器ハウジング4を有する。反応器ハウジング4は、分離壁6によって互いに分離された2つの内部空間8,10を含み、これら内部空間8,10はそれぞれ、分離壁6から離れた側で、カバー12,14によって、液密状態に閉じられている。内部空間8,10はそれぞれ上部ラジアルパイプソケット16,18を介して開口し、一方のパイプソケット16は液体入口として、また他方のパイプソケット18は液体出口として機能する。内部空間8,10を空にするため、例えば洗浄のために、下部に作動可能および非作動可能な空にする装置17,19がそれぞれ設けられている。内部空間8,10は、同一内径を有するが、好ましくは異なる軸方向長さを有する。ここに示す例示的な実施形態では、出口側の内部空間10は、入口側の内部空間8よりも軸方向に大きく延長されている。2つの内部空間8,10の間に流体接続を生成する反応器チューブ22は、分離壁6の中央開口20を通して液密的に案内される。開口20は、分離壁6の中央に配置されることにより、反応器チューブ22は内部空間8、10の中央に位置される。
【0020】
内部空間8,10は、好ましくは、それぞれが反応器22の流れ断面よりも実質的に大きい、例えば約2倍大きい流れ断面を有する。これにより、内部空間8,10で処理される液体の減速が起こる。入口16および出口18は、好ましくは、反応器チューブ22の流れ断面と同じかほぼ等しい、均一な流れ断面を有する。
【0021】
反応器チューブ22は、その流れ断面全体にわたってその両端が開いている。したがって、バラスト水は、反応器チューブ22に軸方向に入り、それを通って軸方向に流れ、反応器チューブ22から軸方向に出る。反応器チューブ22の周囲は閉じている。これには、バラスト水が専ら処理装置に沿って軸方向に流れるという利点がある。バラスト水は、反応器チューブ22の開口領域と脱出領域でのみ方向変更を経験し、処理装置に対して垂直に衝突する。反応器チューブ22は、全周に均一に分布した種々の細長い凹所24a〜24eを備えた内壁を有する(図2)。これら凹所24a〜24eは反応器の全長にわたって延在し、各々が、反応器チューブの外側に示した長手軸線xから見て半径方向外向きにアーチ状とされる凹所側の内壁部表面26を形成する。前記凹所24a〜24eは、円筒形または略円筒形の内壁から始まり、それぞれが全長にわたって一定断面を有した丸みを帯びた空洞である。したがって、凹所24a〜24eは、半径方向内側に突出する複数の軸方向隆起25の間に形成される。凹所側の内壁部表面26はそれぞれ、半径方向内側の内壁部表面28を介して互いに合流する。反応器チューブ22の円周方向で見て、凹所側の内壁部表面26の総和は、凹所24a〜24eの間に存在する内壁部表面28の総和よりも実質的に大きい。凹所24a〜24eは、処理装置30a〜30e、例えば反応装置32を流れるバラスト水を紫外線で照射するためのUVランプ、を受け入れるべく機能する。
【0022】
UVランプは、200nmから400nmの好ましい波長範囲内のUV光を、様々な強度で連続的に放出する。さまざまな微生物がさまざまな波長を吸収するため、この波長範囲は、さまざまな微生物を考慮して非活性化することができる。
【0023】
処理装置30a〜30eは、反応器チューブ22の全長にわたって延在し、両端部において、開口部32、34に対応するカバー12,14を液密的に貫通して出る。それらはそれぞれ、凹所側の内周部表面26から半径方向に離れて配置されている。ここで、凹所側24a〜24eにおけるそれらの配置は、凹所側の内周部表面26が、それぞれの処理装置30a〜30eの周りで、一定の間隔でガイドされるようになされる(図1)。ここで、処理装置30a〜30eは、好ましくは、それらの断面積の50%より多く各凹所24a〜24eに浸漬する。
【0024】
さらなる処理装置36a,36bが、反応器チューブ長手軸xに沿って、前記処理装置30a〜30eの間の中央に配置されている(図1)。ここでのさらなる処理装置36a,36bは、例示的な超音波ロッドソノトロード(USソノトロード)である。それらはそれぞれ、環状に配置された受領部32,34の中央に配置されて互いに反対側に配置されたカバー側の中央受領部40、42を通って液密にガイドされる。それらは、反応器チューブ22の長手方向に互いに間隔を置いて配置されている。さらなる処理装置36a,36bは、それぞれが、好ましくは、反応器チューブ22の軸方向長さの30%を超えて延在している。
【0025】
超音波による処理は、高圧相(圧縮)と低圧相(希薄化)を引き起こす。液体中の蒸気で満たされたマイクロバブル、いわゆるキャビティは、低圧相で膨張しかつ高圧相で圧縮され、これによりマイクロバブルは、最終的に数ミリ秒以内に破壊される。これにより、大量のエネルギーが放出され、局所的な高温かつ高圧の波が発生される。高温は、例えば、酵素及びタンパク質の変性に影響する。圧力波は、例えば動物プランクトンに損傷を与える。超音波衝撃は継続的に行われる。好ましい周波数スペクトルは、超音波衝撃の物理的/機械的効果が重なる範囲である。これは低周波数範囲であり、約500kHzの高周波数範囲よりもキャビティの形成が顕著である。低周波数範囲は、たとえば、約20kHzである。気泡の崩壊中に、大きな気泡、大きな圧力パルス、および高温が発生する。したがって、粒子や微生物に破壊的な影響を与える物理的/機械的効果が支配的となる。US処置の効果は、様々に変化する超音波の線量にも依存する。
【0026】
UV処理とUS処理の組合せにより微生物の殺菌効果は高まる。これにより、微生物の再活性化のリスクが大幅に低減され、さらには回避される。紫外線または超音波のみによる個別的処理よりも組合せ処理の方が効果的である。
【0027】
液体中の測定値を記録するために、センサチューブ46内にセンサ44が設けられている。センサチューブ46は、反応器チューブ長手軸線Xに対して半径方向に延在し、かつ、反応器ハウジング4の符号のない放射状開口部と、反応器チューブ22の径方向開口部48とを液密に貫通し、凹所側の内周部表面26と同一平面上で終端している。ここで、センサ44は例えばUVセンサであり、これを使用して、UV放射に対するバラスト水の透過性が測定される。透過性は、処理装置30a〜30e,36a,36bの調整および制御に役立つ。センサ44の測定範囲はUVランプに適合している。この測定範囲は、好ましくは0から1000W/mである。流れ方向で見て、センサ44は、好ましくは、分離壁6の後ろに位置する。したがって、センサは、反応器チューブ中心の後ろに配置され、それにより、センサチューブ46は後部内部空間10を通って延在している。
【0028】
原則として、内部空間8、10においてバラスト水を直接処理する可能性もあることに留意されたい。したがって、入口側内部空間8では前処理を、そして、出口側内部空間10で後処理を行うこともできる。「コア処理」は、反応器チューブ22内で実行される。この目的のために、対応する処理装置、例えばUSソノトロード36a,36aは、カバー12,14の対応する受領部で使用することができる。特に、異なるタイプの処理、例えばUV処理またはUS処理を行うこと、あるいは、同一の処理を異なる電力/強度/投与量で行うことができる。例えば、出口側内部空間10は、入口側内部空間8よりも軸方向に大きく延出しているため、出口側内部空間10では、より長いUSロッドソノトロード36a、36bが使用される。
【0029】
開示したものは、液体、特に船舶のバラスト水の洗浄のための反応器である。この反応器は、液体入口及び液体出口を有する反応器ハウジングを含み、かつ、液体入口と液体出口との間に流体接続を構成する反応器チューブが配されている。反応器チューブは、内壁に、細長い処理装置を部分的受け入れるための、少なくとも1つのチャネル型または溝型の軸方向凹所を含んでおり、これら軸方向凹所は、反応器チューブの全長にわたって延在している。
【符号の説明】
【0030】
2 反応器
4 反応器ハウジング
6 分離壁
8,10 内部空間
12,14 カバー
16 入口
17 空にする装置
18 出口
19 空にする装置
20 分離壁の開口
22 反応器チューブ
24a〜24e 凹所
25 隆起
26 凹所側の内周部表面
28 凹所間の内周部表面
30a〜30e 処理装置
32,34 UV受領部
30a,30b 処理装置
40,42 UV受領部
44 センサ
46 センサチューブ
48 反応器チューブ内の開口
x 反応器チューブ長手軸線
図1
図2
【手続補正書】
【提出日】2021年4月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特許請求の範囲請求項1のおいて書きに従う、液体、特に船舶のバラスト水を洗浄するための反応器に関する。
【背景技術】
【0002】
船舶は、安定性を向上させるために、定期的にバラスト水を取り入れ、必要に応じて再び放出する。バラスト水は、水域から直接除去され、濾過され、細菌や微生物などが除去されるか、法律規定に従って消毒され、その後バラスト水タンクに保管される。消毒は通常、反応器内で紫外線(UV放射)及び/又は超音波(US波)で処理することによって行われる。バラスト水が水域に戻る間、バラスト水は再び反応器を通って導かれ、再度消毒され。ただし、その際、濾過は必ずしもなされない。従来技術は、特許文献1及び特許文献2から知られている。
【0003】
バラスト水を洗浄するための既知の反応器は、液体入口および液体出口を含む反応器ハウジングを有する。反応器チューブが、液体入口と液体出口との間に流体接続を生成する反応器ハウジング内に配置されている。反応器ハウジングは円筒形の内壁を有し、UVランプなどの種々の細長い処理装置が軸方向に貫通している。さらに、通常、反応器チューブ内に延びる少なくとも1つの超音波ロッドソノトロードが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】独国特許出願第4305227号公報
【特許文献2】国際特許出願第03/095369号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、改善された洗浄効果を備えた反応器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的は、特許請求の範囲請求項1の特徴を備えた反応器によって達成される。
【0007】
液体、特に船舶のバラスト水の洗浄のための反応器は、液体入口および液体出口を含む反応器ハウジングを有する。反応器ハウジング内に、前記液体入口と前記液体出口との間に流体接続を提供する反応器チューブが配置されている。本発明によれば、反応器は、内壁に、処理装置を部分的に受け入れる少なくとも1つの凹所を有する。この凹所は、細長い、あるいは溝型もしくはチャネル型の形状とされ、かつ、前記反応器チューブの全長にわたって延在する。一例としての処理装置は、紫外線(UV)を放出する細長いランプである。少なくとも1つの内壁側の凹所に処理装置を配置することにより、円筒形の内壁を有する反応器チューブを含む従来の反応器と比較して、洗浄効果が向上する。
【0008】
前記少なくとも1つの凹所は、好ましくは丸みを帯びている。それは、内壁の凹状のくり抜きとして構成されている。これにより、凹所を通る好ましくない流れ状態が防止される。さらに、これにより、凹所側の内壁部表面が処理装置の周りで一定の間隔でガイドされ、このことが洗浄効果をさらに向上させる。なぜなら、周方向及び軸方向の全体にわたり、凹所側の内壁部表面が前記処理装置から同じ間隔を持つからである。
【0009】
さらに、各々が処理装置を受け入れる種々の凹所が設けられることにより洗浄効果を高めることができる。したがって、UV処理が反応器チューブの全流れ断面にわたって実行されるように、例えば様々なUVランプを反応器内に配置することが可能である。
【0010】
処理を均質化すべく、凹所は内壁全体に周方向に均一に分布していることが好ましい。
【0011】
反応器チューブの周方向において、凹所間の内壁部表面の総和を、凹所側の内壁部表面の総和よりも小さくすると、影空間または影の出現を防ぐことができ、これにより洗浄効果はさらに向上する。
【0012】
反応器ハウジングは処理装置を受け入れるための端部受領部を有しており、いくつかの端部受領部は環状に配され、かつ、少なくとも1つの受領部は環状配置された端部受領部の間の中心に位置する。その中央の凹所には、消毒のために2番目の処理方法が実行されるように、UVランプなどの最初の処理装置の数をさらに増やす、あるいは別のタイプの処理装置、たとえば超音波ロッドソノトロード(USソノトロード)を反応器チューブに導入するといったように、更なる処理装置を導くことができる。受領部が中央に配置されているため、バラスト水の処理は、反応器チューブの流れ断面全体にわたって確実に実行される。
【0013】
処理の効果をチェックするため、または、例えばそれらの放射パワー/線量/強度あるいはそれらの活性化の数に関して処理装置を調節するために、反応器チューブ内のバラスト水における測定値を記録することが有利であり得る。たとえば、センサは、UV放射の透過性またはUSの衝撃による音波の広がりを決定するように構成可能である。処置を妨げないために、この目的のために提供されたセンサは反応器空間に径方向に挿入可能であることが好ましい。
【0014】
好ましい反応器は、自身の断面表面の50%を超えて凹所に受け入れられるようにそれぞれの凹所に適合された種々の処理装置を有する。したがって、それら処理装置はそれぞれの凹所に広範囲に配置され、洗浄効果がさらに向上する。
【0015】
本発明の他の有利な例示的な実施形態はさらなる従属請求項の主題である。
【0016】
以下、本発明の好ましい開始実施形態を、概略図を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本発明の反応器の縦断面図である。
図2】本発明の反応器のセンサ開口部の領域における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1は、液体の洗浄に関する本発明の反応器2の縦断面図を示している。反応器2は、例えば船内に設置され、海水をバラスト水として使用する際の消毒処理に使用される。海水は、図示されないバラストタンクに導かれる前に反応器2を通って導かれ、それにより処理を受ける。国内のまたは国際的な規定に従い、バラスト水は、バラスト水タンクから水域に戻る前の繰り返し処理のためにも反応器2に供給される。
【0019】
バラスト水は、反応器ハウジング2に導入される前に、例えば20μmのメッシュ幅を有する図示されないフィルタで濾過される。これにより、20μm以上の汚染物質および微生物が除去される。濾過はバラスト水を受け取るときには行われるが、バラスト水タンクからバラスト水を取り出すときには必ずしも行う必要はない。濾過装置は継続作動する。
【0020】
図1および図2に示すように、反応器2は円筒状の反応器ハウジング4を有する。反応器ハウジング4は、分離壁6によって互いに分離された2つの内部空間8,10を含み、これら内部空間8,10はそれぞれ、分離壁6から離れた側で、カバー12,14によって、液密状態に閉じられている。内部空間8,10はそれぞれ上部ラジアルパイプソケット16,18を介して開口し、一方のパイプソケット16は液体入口として、また他方のパイプソケット18は液体出口として機能する。内部空間8,10を空にするため、例えば洗浄のために、下部に作動可能および非作動可能な空にする装置17,19がそれぞれ設けられている。内部空間8,10は、同一内径を有するが、好ましくは異なる軸方向長さを有する。ここに示す例示的な実施形態では、出口側の内部空間10は、入口側の内部空間8よりも軸方向に大きく延長されている。2つの内部空間8,10の間に流体接続を生成する反応器チューブ22は、分離壁6の中央開口20を通して液密的に案内される。開口20は、分離壁6の中央に配置されることにより、反応器チューブ22は内部空間8、10の中央に位置される。
【0021】
内部空間8,10は、好ましくは、それぞれが反応器22の流れ断面よりも実質的に大きい、例えば約2倍大きい流れ断面を有する。これにより、内部空間8,10で処理される液体の減速が起こる。入口16および出口18は、好ましくは、反応器チューブ22の流れ断面と同じかほぼ等しい、均一な流れ断面を有する。
【0022】
反応器チューブ22は、その流れ断面全体にわたってその両端が開いている。したがって、バラスト水は、反応器チューブ22に軸方向に入り、それを通って軸方向に流れ、反応器チューブ22から軸方向に出る。反応器チューブ22の周囲は閉じている。これには、バラスト水が専ら処理装置に沿って軸方向に流れるという利点がある。バラスト水は、反応器チューブ22の開口領域と脱出領域でのみ方向変更を経験し、処理装置に対して垂直に衝突する。反応器チューブ22は、全周に均一に分布した種々の細長い凹所24a〜24eを備えた内壁を有する(図2)。これら凹所24a〜24eは反応器の全長にわたって延在し、各々が、反応器チューブの外側に示した長手軸線xから見て半径方向外向きにアーチ状とされる凹所側の内壁部表面26を形成する。前記凹所24a〜24eは、円筒形または略円筒形の内壁から始まり、それぞれが全長にわたって一定断面を有した丸みを帯びた空洞である。したがって、凹所24a〜24eは、半径方向内側に突出する複数の軸方向隆起25の間に形成される。凹所側の内壁部表面26はそれぞれ、半径方向内側の内壁部表面28を介して互いに合流する。反応器チューブ22の円周方向で見て、凹所側の内壁部表面26の総和は、凹所24a〜24eの間に存在する内壁部表面28の総和よりも実質的に大きい。凹所24a〜24eは、処理装置30a〜30e、例えば反応装置32を流れるバラスト水を紫外線で照射するためのUVランプ、を受け入れるべく機能する。
【0023】
UVランプは、200nmから400nmの好ましい波長範囲内のUV光を、様々な強度で連続的に放出する。さまざまな微生物がさまざまな波長を吸収するため、この波長範囲は、さまざまな微生物を考慮して非活性化することができる。
【0024】
処理装置30a〜30eは、反応器チューブ22の全長にわたって延在し、両端部において、開口部32、34に対応するカバー12,14を液密的に貫通して出る。それらはそれぞれ、凹所側の内周部表面26から半径方向に間隔を置いて配置されている。ここで、凹所側24a〜24eにおけるそれらの配置は、凹所側の内周部表面26が、それぞれの処理装置30a〜30eの周りで、一定の間隔でガイドされるようになされる(図1)。ここで、処理装置30a〜30eは、好ましくは、それらの断面積の50%より多く各凹所24a〜24eに浸漬する。
【0025】
さらなる処理装置36a,36bが、反応器チューブ長手軸xに沿って、前記処理装置30a〜30eの間の中央に配置されている(図1)。ここでのさらなる処理装置36a,36bは、例示的な超音波ロッドソノトロード(USソノトロード)である。それらはそれぞれ、環状に配置された受領部32,34の中央に配置されて互いに反対側に配置されたカバー側の中央受領部40、42を通って液密にガイドされる。それらは、反応器チューブ22の長手方向に互いに間隔を置いて配置されている。さらなる処理装置36a,36bは、それぞれが、好ましくは、反応器チューブ22の軸方向長さの30%を超えて延在している。
【0026】
超音波による処理は、高圧相(圧縮)と低圧相(希薄化)を引き起こす。液体中の蒸気で満たされたマイクロバブル、いわゆるキャビティは、低圧相で膨張しかつ高圧相で圧縮され、これによりマイクロバブルは、最終的に数ミリ秒以内に破壊される。これにより、大量のエネルギーが放出され、局所的な高温かつ高圧の波が発生される。高温は、例えば、酵素及びタンパク質の変性に影響する。圧力波は、例えば動物プランクトンに損傷を与える。超音波衝撃は継続的に行われる。好ましい周波数スペクトルは、超音波衝撃の物理的/機械的効果が重なる範囲である。これは低周波数範囲であり、約500kHzの高周波数範囲よりもキャビティの形成が顕著である。低周波数範囲は、たとえば、約20kHzである。気泡の崩壊中に、大きな気泡、大きな圧力パルス、および高温が発生する。したがって、粒子や微生物に破壊的な影響を与える物理的/機械的効果が支配的となる。US処置の効果は、様々に変化する超音波の線量にも依存する。
【0027】
UV処理とUS処理の組合せにより微生物の殺菌効果は高まる。これにより、微生物の再活性化のリスクが大幅に低減され、さらには回避される。紫外線または超音波のみによる個別的処理よりも組合せ処理の方が効果的である。
【0028】
液体中の測定値を記録するために、センサチューブ46内にセンサ44が設けられている。センサチューブ46は、反応器チューブ長手軸線Xに対して半径方向に延在し、かつ、反応器ハウジング4の符号のない放射状開口部と、反応器チューブ22の径方向開口部48とを液密に貫通し、凹所側の内周部表面26と同一平面上で終端している。ここで、センサ44は例えばUVセンサであり、これを使用して、UV放射に対するバラスト水の透過性が測定される。透過性は、処理装置30a〜30e,36a,36bの調整および制御に役立つ。センサ44の測定範囲はUVランプに適合している。この測定範囲は、好ましくは0から1000W/mである。流れ方向で見て、センサ44は、好ましくは、分離壁6の後ろに位置する。したがって、センサは、反応器チューブ中心の後ろに配置され、それにより、センサチューブ46は後部内部空間10を通って延在している。
【0029】
原則として、内部空間8、10においてバラスト水を直接処理する可能性もあることに留意されたい。したがって、入口側内部空間8では前処理を、そして、出口側内部空間10で後処理を行うこともできる。「コア処理」は、反応器チューブ22内で実行される。この目的のために、対応する処理装置、例えばUSソノトロード36a,36aは、カバー12,14の対応する受領部で使用することができる。特に、異なるタイプの処理、例えばUV処理またはUS処理を行うこと、あるいは、同一の処理を異なる電力/強度/投与量で行うことができる。例えば、出口側内部空間10は、入口側内部空間8よりも軸方向に大きく延出しているため、出口側内部空間10では、より長いUSロッドソノトロード36a、36bが使用される。
【0030】
開示したものは、液体、特に船舶のバラスト水の洗浄のための反応器である。この反応器は、液体入口及び液体出口を有する反応器ハウジングを含み、かつ、液体入口と液体出口との間に流体接続を構成する反応器チューブが配されている。反応器チューブは、内壁に、細長い処理装置を部分的受け入れるための、少なくとも1つのチャネル型または溝型の軸方向凹所を含んでおり、これら軸方向凹所は、反応器チューブの全長にわたって延在している。
【符号の説明】
【0031】
2 反応器
4 反応器ハウジング
6 分離壁
8,10 内部空間
12,14 カバー
16 入口
17 空にする装置
18 出口
19 空にする装置
20 分離壁の開口
22 反応器チューブ
24a〜24e 凹所
25 隆起
26 凹所側の内周部表面
28 凹所間の内周部表面
30a〜30e 処理装置
32,34 UV受領部
30a,30b 処理装置
40,42 UV受領部
44 センサ
46 センサチューブ
48 反応器チューブ内の開口
x 反応器チューブ長手軸線
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体、特に船舶のバラスト水の洗浄のための反応器(2)であり、液体入口(16)および液体出口(18)を備え、かつ、前記液体入口(16)と前記液体出口(18)との間に流体接続を提供する反応器チューブ(22)が配置されている反応器ハウジング(4)を含む、液体の洗浄のための反応器(2)において、
前記反応器チューブ(22)は内壁に、細長い処理装置(30a〜30e)を部分的に受け入れるための、前記反応器チューブ(22)の全長にわたって延在する細長い凹所(24a〜24e)を含み、前記凹所(24a〜24e)は前記反応器チューブ(22)の円筒形内壁から始まる丸みをもった空洞であり、各凹所は、該凹所(24a〜24e)間に径方向内側に突出する軸方向隆起(25)が形成されるように、全長にわたって一定の断面を有していることを特徴とする、液体の洗浄のための反応器(2)。
【請求項2】
少なくとも1つの前記凹所(24a〜24e)が丸みを帯びている、請求項1に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項3】
複数の凹所(24a〜24e)が設けられている、請求項1または2に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項4】
前記凹所(24a〜24e)は、前記反応器チューブ(22)の前記内壁全体にわたり周方向に均一に分布する、請求項1から3のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項5】
前記反応器チューブ(22)の周方向において、前記凹所(24a〜24e)間における内壁部表面(28)の総和は凹所側の内壁部表面(26)の総和よりも小さい、請求項1から4のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項6】
前記反応器ハウジング(4)が前記処理装置(30a〜30e,36a,36b)を受け入れるための端部受領部(32,34,40,42)を有し、いくつかの端部受領部(32,34)は環状に配され、かつ、少なくとも1つの受領部(40,42)は環状配置された前記端部受領部(32,34)の間の中心に位置する、請求項1から5のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項7】
測定値を記録するためのセンサ(44)が、前記反応器チューブ(22)内に径方向に配置可能である、請求項1から6のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【請求項8】
複数の処理装置(30a〜30e)であって、それらの断面積の50%以上が前記凹所(24a〜24e)内に受け入れられるように凹所(24a〜24e)のそれぞれに適合する複数の処理装置(30a〜30e)が設けられている、請求項1から7のいずれか一項に記載の液体の洗浄のための反応器。
【国際調査報告】