JP2006239601A

JP2006239601A - オゾン溶解装置

Info

Publication number: JP2006239601A
Application number: JP2005059984A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Matsumoto; 正文松本
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】バラストタンクに搭載する海水中にオゾンを高効率で均一に溶解させるオゾン溶解装置。
【解決手段】海水Ｗをバラストタンクに供給する配水管１にオゾン注入管２を設け、該オゾン注入管２から噴出したオゾンＳを前記配水管１内の海水Ｗに溶解させるオゾン溶解装置である。前記オゾン注入管２の上流側に渦流発生用スクリュープロペラ５を設け、前記オゾン注入管２の下流側に乱流発生手段１０ａを設ける。該乱流発生手段１０ａを、前記配水管１の内壁面に描いた螺旋状の仮想ライン７上に所定の間隔で配置した複数の板又は棒状体８ａ〜８ｆにより形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オゾン溶解装置、更に詳しくは、バラストタンクに搭載する海水中の微生物、例えば、動物プランクトンや植物プランクトンなどの微生物、あるいは、バクテリアなどの細菌を殺滅する殺滅用のオゾンを、バラストタンクに供給中の海水中に高効率で溶解するオゾン溶解装置に関するものである。

従来、タンカー、バルク運搬船、鉱石運搬船などの船舶は、貨物を積まない空船の時に、船体の喫水を確保する必要があるため、貨物の荷揚げ時には、バラストタンク内に海水を注入し、貨物の荷積み時には、逆に、バラストタンク内の海水を船外に排出することが行われている。

しかしながら、海水中には、微生物、例えば、動物プランクトンや植物プランクトンなどの微生物、あるいは、バクテリアなどの細菌が含まれているので、貨物の荷揚げ岸壁（輸入国）に接岸してバラストタンク内に搭載した海水を、貨物の荷積み岸壁（輸出国）に接岸した状態で船外に排出すると、貨物の荷揚げ地区（輸入国）の海水に含まれていた微生物によって貨物の荷積み地区（輸出国）の海水が汚染されることになる。

このような他の海域に生存する微生物による海水の汚染問題を解消するため、バラスト水を殺菌処理することにより、無害化する国際的な決議が取り決められた。これを受けてバラストタンク内のバラスト水を無害処理化する発明が多数出願されている。

バラストタンクから排出中のバラスト水を殺菌する方法としては、例えば、バラストタンク内のバラスト水を船外に排出するバラスト水配管にオゾン注入管及び蒸気注入管を設け、バラスト水配管内を流れるバラスト水に対して、オゾン注入管からオゾンを注入し、かつ、オゾン注入と同時又は相前後して蒸気注入管から蒸気を注入して、オゾンと蒸気との相乗効果により、大きな殺菌浄化を目指した発明が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１６０４３７号公報

しかしながら、上記のように、細管状のオゾン注入管を、バラスト水配管の側面から中心に向けて差し込み、前記オゾン注入管からバラスト水配管内にオゾンを注入するだけの簡便な方法では、オゾンをバラスト水配管内を流れる海水に均一に溶解させることができない。

他方、液体中に気体を均一に混合させる方法や装置は、従来からいろいろ知られているが、高効率、高性能を有するものは、必ずしも多くない。

例えば、３０万トンのタンカーの場合は、約１０万トンのバラスト水を必要とするが、約１０万トンの海水を２４時間以内にバラストタンク内に注入しようとすると、約３０００トン／分の割合で海水を効率的に殺菌処理する必要がある。

本発明は、このような知見や要望に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、バラストタンクに搭載する海水中にオゾンを高効率で均一に溶解させるオゾン溶解装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。

請求項１に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、海水をバラストタンクに供給する配水管にオゾン注入管を設け、該オゾン注入管から噴出したオゾンを前記配水管内の海水に溶解させるオゾン溶解装置において、前記オゾン注入管の上流側に渦流発生用スクリュープロペラを設け、かつ、前記オゾン注入管の下流側に乱流発生手段を設け、該乱流発生手段を、前記配水管の内壁面に描いた螺旋状の仮想ライン上に所定の間隔で配置した複数の板又は棒状体により形成したことを特徴とするオゾン溶解装置。

請求項２に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、前記板又は棒状体を、前記配水管の内壁面から配水管の軸線に向けて直立させたことを特徴とする請求項１記載のオゾン溶解装置である。

請求項３に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、前記板又は棒状体の横断面を楕円形状に形成し、かつ、該楕円形の長軸方向が配水管の円周方向を向くように、前記板又は棒状体を前記配水管の内壁面に装着することを特徴とする請求項２記載のオゾン溶解装置である。

請求項４に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、海水をバラストタンクに供給する配水管にオゾン注入管を設け、該オゾン注入管から噴出したオゾンを前記配水管内の海水に溶解させるオゾン溶解装置において、前記オゾン注入管の上流側に渦流発生用スクリュープロペラを設け、かつ、前記オゾン注入管の下流側に乱流発生手段を設け、該乱流発生手段を、前記配水管の軸線の方向に所定の間隔で設置した複数の板又は棒状体により形成し、かつ、前記配水管をその軸線方向から見た場合、前記板又は棒状体どうしが互いに交差するように、前記配水管の円周方向に位相をずらして配置することを特徴とする請求項１記載のオゾン溶解装置である。

請求項５に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、前記板又は棒状体の後端に抵抗低減用の凹凸を設けたことを特徴とする請求項４記載のオゾン溶解装置である。

上記のように、請求項１に記載の発明は、海水をバラストタンクに供給する配水管にオゾン注入管を設け、該オゾン注入管から噴出したオゾンを前記配水管内の海水に溶解させるオゾン溶解装置において、前記オゾン注入管の上流側に渦流発生用スクリュープロペラを設け、かつ、前記オゾン注入管の下流側に乱流発生手段を設け、該乱流発生手段を、前記配水管の内壁面に描いた螺旋状の仮想ライン上に所定の間隔で配置した複数の板又は棒状体により形成したので、スクリュープロペラが、高速、例えば、１０００〜１００００ｒｐｍで回転すると、スクリュープロペの後方にらせん状の渦流が発生する。

そして、スクリュープロペラの後方に位置しているオゾン注入管のノズルからオゾンを噴出すると、オゾンは、細かな気泡となって上述したらせん状の渦流に巻き込まれる。

オゾンが混入したらせん状の渦流は、オゾン注入管の後方に位置している乱流発生手段、すなわち、配水管の内壁面に描いた螺旋状の仮想ライン上に所定の間隔で配置した複数の板又は棒状体に衝突して激しく攪拌され、小さな気泡状のオゾンがより微細な気泡となって海水中に均一に溶解する。その結果、海水中に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物が海水内に均一に溶解したオゾンによって殺滅することができる。

請求項２に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、前記板又は棒状体を、前記配水管の内壁面から配水管の軸線に向けて直立させたので、より効果的に乱流を発生させることができる。

請求項３に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、前記板又は棒状体の横断面を楕円形状に形成し、かつ、該楕円形の長軸方向が配水管の円周方向を向くように、前記板又は棒状体を前記配水管の内壁面に装着したので、らせん状に旋回する渦流Ａを剪断する作用が促進することができる。

請求項４に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、海水をバラストタンクに供給する配水管にオゾン注入管を設け、該オゾン注入管から噴出したオゾンを前記配水管内の海水に溶解させるオゾン溶解装置において、前記オゾン注入管の上流側に渦流発生用スクリュープロペラを設け、かつ、前記オゾン注入管の下流側に乱流発生手段を設け、該乱流発生手段を、前記配水管の軸線の方向に所定の間隔で設置した複数の板又は棒状体により形成し、かつ、前記配水管をその軸線方向から見た場合、前記板又は棒状体どうしが互いに交差するように、前記配水管の円周方向に位相をずらして配置したので、請求項１に記載の発明と同等か、それ以上の効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明に係るオゾン溶解装置は、前記板又は棒状体の後端に抵抗低減用の凹凸を設けたので、板又は棒状体の摩擦抵抗を大幅、例えば、３２％程度、低減することができる。この結果、ポンプ動力を抑制することも期待することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明に係るオゾン溶解装置の概略構成図、図２は図１のＸ−Ｘ’線断面図である。

図１において、符号１は、海水Ｗをバラストタンク（図示せず）に供給する配水管である。この配水管１は、オゾン注入管２を備え、Ｌ字型に屈曲した注入管先端部３に装着したノズル４から配水管１内の海水Ｗにオゾン（Ｏ₃）Ｓを噴出するようになっている。

このオゾン注入管２の上流側には、渦流発生用スクリュープロペラ５を設けている。このスクリュープロペラ５は、高速、例えば、３０００〜６０００ｒｐｍの高速で回転し、配水管１内を流れる海水Ｗに高速の渦流Ａを発生させるようになっている。

このスクリュープロペラ５の駆動軸６は、Ｌ字型に屈曲した配水管１の管壁を貫通し、図示しないモーター又はエンジンによって回転するようになっている。

他方、上記オゾン注入管２の下流側には、乱流発生手段１０を設けている。この乱流発生手段１０には、複数の実施形態があるので、先ず、第１の乱流発生手段１０ａについて説明する。

この第１の乱流発生手段１０ａは、図１に示すように、配水管１の内壁面に描いた螺旋状の仮想ライン７上に所定の間隔で配置した複数（この実施形態の場合は、６本）の板又は棒状体８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆにより形成している。

ここで、隣接する二つの板又は棒状体８の軸線Ｏ方向の間隔Ｌは、配水管１の直径Ｄや海水Ｗの流速等と関係するが、１０〜５０（ｍｍ）、あるいは、２０〜３０（ｍｍ）の範囲が好ましい。この範囲を外れると、乱流が発生し難くなる。

また、この板又は棒状体８ａ〜８ｆは、図１及び図２に示すように、配水管１の内壁面から配水管１の軸線Ｏに向けて直立している。

更に、この板又は棒状体８ａ〜８ｆは、その横断面が、図３に示すように、楕円形状に形成されている。そして、この板又は棒状体８ａ〜８ｆは、楕円形の長軸１１の方向が配水管１の円周方向Ｅを向くように、配水管１の内壁面に装着されている。なお、符号１２は、楕円形の短軸を示している。

上記のように、板又は棒状体８ａ〜８ｆの横断面を楕円形状に形成することにより、らせん状に旋回する渦流Ａを剪断する作用が促進される。

次に、上記オゾン溶解装置の作用について説明する。

今、上記スクリュープロペラ５が、高速、例えば、３０００〜６０００ｒｐｍの高速で回転すると、図１に示すように、スクリュープロペラ５の後流側にらせん状の渦流Ａが発生する。

そして、スクリュープロペラ５の後方に位置しているオゾン注入管２のノズル４からオゾンＳを噴出すると、オゾンＳは、細かな気泡となって上述したらせん状の渦流Ａに巻き込まれる。

オゾンＳが混入したらせん状の渦流Ａは、オゾン注入管２の後方に位置している乱流発生手段１０ａ、すなわち、配水管１の内壁面に描いた螺旋状の仮想ライン７上に所定の間隔で配置した複数の板又は棒状体８ａ〜８ｆに衝突して激しく攪拌され、小さな気泡状のオゾンＳがより微細な気泡となって海水Ｗ中に均一に溶解される。

従って、海水Ｗ中に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物が海水Ｗ内に均一に溶解したオゾンＳによって殺滅される。

乱流発生手段としては、既に説明した第１の乱流発生手段１０ａ以外にも幾つか考えられる。例えば、第２の乱流発生手段１０ｂとしては、図４及び図５のように、前記配水管１の軸線Ｏの方向に所定の間隔で設置した複数（この実施形態の場合は、３本）の板又は棒状体９ａ，９ｂ，９ｃにより形成する。この場合、前記配水管１を、その軸線Ｏの方向から見た場合、３本の板又は棒状体９ａ，９ｂ，９ｃどうしが互いに交差するように、前記配水管１の円周方向に位相を６０°ずつずらして配置する。

上記の構成により、第２の乱流発生手段１０ｂの場合も、既に説明した第１の乱流発生手段１０ａと同等かそれ以上の効果を得ることができる。

また、この板又は棒状体９ａ，９ｂ，９ｃの後端に抵抗低減用の凹凸１３、つまり、凹部１３ａと突部１３ｂを交互に設けることにより、板又は棒状体９ａ，９ｂ，９ｃの摩擦抵抗を大幅、例えば、３２％程度、低減することができる。この結果、ポンプ動力を抑制することも期待することができる。

ここで、隣接する二つの板又は棒状体９の軸線Ｏ方向の間隔Ｌは、配水管１の直径Ｄや海水Ｗの流速等と関係するが、１０〜５０（ｍｍ）、あるいは、２０〜３０（ｍｍ）の範囲が好ましい。この範囲を外れると、乱流が発生し難くなる。

本発明に係るオゾン溶解装置の概略構成図である。図１のＸ−Ｘ’線断面図である。板又は棒状体の横断面図である。第２の乱流発生手段の正面図である。第２の乱流発生手段の側面図である。

符号の説明

１配水管
２オゾン注入管
５渦流発生用スクリュープロペラ
７螺旋状の仮想ライン
８ａ〜８ｆ板又は棒状体
９ａ〜９ｃ板又は棒状体
１０ａ，１０ｂ乱流発生手段
Ｓオゾン
Ｗ海水

Claims

海水をバラストタンクに供給する配水管にオゾン注入管を設け、該オゾン注入管から噴出したオゾンを前記配水管内の海水に溶解させるオゾン溶解装置において、前記オゾン注入管の上流側に渦流発生用スクリュープロペラを設け、かつ、前記オゾン注入管の下流側に乱流発生手段を設け、該乱流発生手段を、前記配水管の内壁面に描いた螺旋状の仮想ライン上に所定の間隔で配置した複数の板又は棒状体により形成したことを特徴とするオゾン溶解装置。
前記板又は棒状体を、前記配水管の内壁面から配水管の軸線に向けて直立させたことを特徴とする請求項１記載のオゾン溶解装置。
前記板又は棒状体の横断面を楕円形状に形成し、かつ、該楕円形の長軸方向が配水管の円周方向を向くように、前記板又は棒状体を前記配水管の内壁面に装着することを特徴とする請求項２記載のオゾン溶解装置。
海水をバラストタンクに供給する配水管にオゾン注入管を設け、該オゾン注入管から噴出したオゾンを前記配水管内の海水に溶解させるオゾン溶解装置において、前記オゾン注入管の上流側に渦流発生用スクリュープロペラを設け、かつ、前記オゾン注入管の下流側に乱流発生手段を設け、該乱流発生手段を、前記配水管の軸線の方向に所定の間隔で設置した複数の板又は棒状体により形成し、かつ、前記配水管をその軸線方向から見た場合、前記板又は棒状体どうしが互いに交差するように、前記配水管の円周方向に位相をずらして配置することを特徴とする請求項１記載のオゾン溶解装置。
前記板又は棒状体の後端に抵抗低減用の凹凸を設けたことを特徴とする請求項４記載のオゾン溶解装置。