JP2022029753A - バラスト水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な運転モードを判定することの可能なバラスト水処理装置を提供する。【解決手段】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１０であって、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ＦＣＶと、紫外線照射量を調整可能な紫外線リアクタ１２と、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１６と、複数の運転モードＭ１～Ｍ３から選択される１つの運転モードにより流量調整手段ＦＣＶ及び紫外線リアクタ１２を制御する制御手段１７と、を備え、複数の運転モードＭ１～Ｍ３の各運転モードではそれぞれ、紫外線透過率ごとに処理流量及び紫外線照射量が規定されており、制御手段１７は、浄化処理前に透過率取得手段１６から紫外線透過率を取得して、紫外線透過率を判定基準として適切な運転モードを判定する、バラスト水処理装置１０が提供される。【選択図】図２

Description

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。

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。

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）。

特開２０１４－２２７０６３号公報

ところで、このようなバラスト水処理装置を用いてバラスト水を浄化処理して貯留し、その後排出する場合、国際海事機関（ＩＭＯ）やアメリカ沿岸警備隊（ＵＳＣＧ）等の機関が定める排出規制を遵守する必要がある。そして、このような排出規制を実効あらしめるため、バラスト水処理装置は、排出規制を遵守した仕様にて所定の機関による型式承認を得なければならない。ただし、同一の排出規制（例えば、ＵＳＣＧの排出規制）についての型式承認を行う承認機関は複数存在しており、同一の排出規制について複数の仕様（運転モード）で型式承認を得ることも可能である。

しかしながら、バラスト水処理装置が型式承認を得た複数の運転モードで運転可能な場合であっても、状況に応じて適切な運転モードを選択することは難しかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数の運転モードを有する場合に、適切な運転モードを判定する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。

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、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、紫外線照射量を調整可能な紫外線リアクタと、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、複数の運転モードから選択される１つの運転モードにより前記流量調整手段及び前記紫外線リアクタを制御する制御手段と、を備え、前記複数の運転モードの各運転モードではそれぞれ、前記紫外線透過率ごとに前記処理流量及び前記紫外線照射量が規定されており、前記制御手段は、前記浄化処理前に前記透過率取得手段から前記紫外線透過率を取得して、当該紫外線透過率を判定基準として適切な運転モードを判定する、バラスト水処理装置が提供される。

本発明によれば、バラスト水処理装置が複数の運転モードを備えている場合において、透過率取得手段が紫外線透過率を取得し、制御手段が当該紫外線透過率を取得して判定基準として用いることで、適切な運転モードを判定することができる。そして、判定された適切な運転モードをユーザに提示したり、制御手段が当該運転モードに自動で切り替えることで、状況に応じた適切な運転モードでバラスト水処理装置を運転することが可能となる。

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。

好ましくは、前記透過率取得手段は、前記紫外線透過率を測定する透過率測定センサであり、前記制御手段は、前記透過率測定センサから前記紫外線透過率を取得する。

好ましくは、前記透過率取得手段は、過去の運転データを保持するとともに、当該過去の運転データから現在の紫外線透過率を事前予測し、前記制御手段は、前記予測した紫外線透過率を取得する。

好ましくは、前記透過率取得手段は、バラスト水をバラストタンクに貯留することなく排出する予備運転において前記紫外線透過率を取得し、前記制御手段は、前記透過率取得手段から前記紫外線透過率を取得する。

好ましくは、前記制御手段は、バラスト動作に費やすことのできる許容処理時間を取得するとともに、当該許容処理時間と、前記透過率取得手段から取得した前記紫外線透過率における処理流量から算出される各運転モードの必要処理時間とを比較する。

好ましくは、前記複数の運転モードにはそれぞれ、処理後の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タンク保持時間が設定されており、前記制御手段は、前記紫外線リアクタによる処理後のバラスト水をバラストタンク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とともに、当該許容排出時間と前記タンク保持時間とを比較する。

好ましくは、前記複数の運転モードは、第１モードと第２モードとを備え、前記紫外線透過率が所定値以上の場合の前記処理流量は、前記第２モードよりも前記第１モードが多くなり、前記紫外線透過率が前記所定値未満の場合の前記処理流量は、前記第１モードよりも前記第２モードが多くなるよう設定されている。

好ましくは、前記複数の運転モードの何れでも制御可能な場合には、消費電力の少ない運転モードを適切な運転モードと判定する。

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。 第１モードＭ１及び第２モードＭ２において規定される紫外線透過率と処理流量の関係を示すグラフである。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。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である紫外線照射量が算出される。

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時間の情報等である。

なお、船舶が入港してから出港するまでの時間の情報からは、バラスト動作に費やすことのできる許容処理時間が算出される。また、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に貯留してから排出するまでの許容排出時間が算出される。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。

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。

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を調整する。また、制御手段１７は、紫外線リアクタ１２の紫外線ランプ１２ａの出力を制御することにより、バラスト水への紫外線照射量を調整する。流量調整弁ＦＣＶの開閉制御によるバラスト水の流量の調整及び紫外線リアクタ１２の出力制御によるバラスト水への紫外線照射量の調整は、後述する第１モードＭ１～第３モードＭ３から選択される１つの運転モードにより行われる。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。

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。

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、第１モードＭ１～第３モードＭ３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及び紫外線照射量を記憶する。また、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。

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。

動作制御部７３は、第１モードＭ１～第３モードＭ３の何れかの運転モードにより、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。これにより、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が調整される。

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。

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。

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は、第１モードＭ１～第３モードＭ３の３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、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により浄化工程を実行する。

各運転モードでは、紫外線透過率ごとに処理流量及び紫外線照射量が規定されており、紫外線透過率ごとの処理流量及び紫外線照射量は記憶部７１に記憶されている。制御手段１７は、各運転モードで規定される処理流量及び紫外線照射量で浄化処理が行われるよう、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。なお、いずれの運転モードでも、処理流量は、紫外線透過率が高いほど多くなるよう設定されている。これは、同じ紫外線ランプ１２ａの出力であっても紫外線透過率が高いほど紫外線照射量が多くなるからである。

＜各運転モードについて＞
ところで、本実施形態において、第１モードＭ１及び第２モードＭ２は、アメリカ沿岸警備隊（ＵＳＣＧ）が定める排出規制を遵守した運転モードである。すなわち、第１モードＭ１及び第２モードＭ２は、いずれもアメリカ沿岸警備隊（ＵＳＣＧ）が定める機関により型式承認を得た運転モードである。一方、第３モードＭ３は、国際海事機関（ＩＭＯ）が定める排出規制を遵守した運転モードであり、国際海事機関（ＩＭＯ）が定める機関により型式承認を得た運転モードである。したがって、船舶の航行先がアメリカ合衆国又はその近海（以下、海域Ａと呼ぶ）である場合は第１モードＭ１又は第２モードＭ２で運転し、船舶の航行先が海域Ａではない場合は第３モードＭ３で運転することで、各排出規制が遵守される。

また、アメリカ沿岸警備隊（ＵＳＣＧ）による排出規制では、一度貯留したバラスト水は、所定時間が経過するまで排出してはならないと定められており、排出してはならない時間は「タンク保持時間」あるいは「ホールディングタイム」と呼ばれている。したがって、第１モードＭ１及び第２モードＭ２では、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時間（以下、許容排出時間と呼ぶ）を所定のタンク保持時間より長くとらなければならない。そして、許容排出時間がタンク保持時間よりも短い場合には、目的地に入港してもタンク保持時間が経過するまではバラスト水を排出することができない。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は、記憶部７１に記憶されている。本実施形態において、第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１は、第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２よりも長い（Ｔ１＞Ｔ２）。

加えて、図４に示すように、第１モードＭ１と第２モードＭ２を比較すると、紫外線透過率が所定値Ｕｘ以上の場合の処理流量は、第２モードＭ２よりも第１モードＭ１が多くなり、紫外線透過率が所定値Ｕｘ未満の場合の処理流量は、第１モードＭ１よりも第２モードＭ２が多くなるよう設定されている。すなわち、紫外線透過率の所定値Ｕｘは、第１モードＭ１と第２モードＭ２の処理流量の大小が切り替わる値である。さらに、第２モードＭ２の処理可能な紫外線透過率の下限透過率Ｕ２は、第１モードＭ１の処理可能な紫外線透過率の下限透過率Ｕ１よりも小さくなっている。したがって、紫外線透過率が第１モードＭ１の下限透過率Ｕ１以下の場合は、第２モードＭ２のみバラスト水の浄化処理が可能となる。

なお、第１モードＭ１の消費電力は、第２モードＭ２の消費電力よりも少なくなっている。

以下、図３を参照して、適切な運転モードを判定する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。

＜モード判定工程＞
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、入力装置１５に入力された船舶の次の航行先の情報を取得する。ここで、記憶部７１には、航行先の港が海域Ａに属するかどうかの情報が記憶されており、入力された船舶の航行先の情報と当該情報とから、判定部７２は、航行先が海域Ａに属するか否かを判定する。判定部７２は、航行先が海域Ａであれば、適切な運転モードは第３モードＭ３であると判定して、モード判定工程を終了する。航行先が海域Ａ以外であれば、次のステップに進む。なお、渡航先が海域Ａに属するかどうかを直接、入力装置１５に入力させるよう構成することも可能である。

次に、ステップＳ２において、情報取得部７０は、透過率取得手段１６から現在地における海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４参照）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。また、ステップＳ３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の処理可能な紫外線透過率の下限透過率Ｕ１（図４参照）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４参照）、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、次のステップに進む。

次に、ステップＳ４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１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１（第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２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１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１未満の場合、つまり、第１モードＭ１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。許容排出時間が第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１よりも長い場合は、次のステップに進む。

次に、ステップＳ５において、判定部７２は、透過率取得手段１６から取得した紫外線透過率と、第１モードＭ１と第２モードＭ２の処理流量の大小が切り替わる所定値Ｕｘとを比較する。判定部７２は、紫外線透過率が所定値Ｕｘ以上であれば、適切な運転モードはこの範囲において処理流量の多い第１モードＭ１であると判定して（図４参照）、モード判定工程を終了する。紫外線透過率が所定値Ｕｘ未満であれば、次のステップに進む。

次に、ステップＳ６において、情報取得部７０は、入力装置１５に入力された許容処理時間を取得する。判定部７２は、透過率取得手段１６から取得した紫外線透過率に対する第１モードＭ１及び第２モードＭ２の処理流量を記憶部７１から読み出す。ここで、ステップＳ２及びステップＳ４を経てステップＳ５に進んだ場合の紫外線透過率はＰ１以上Ｐｘ未満である。また、判定部７２は、取得した単位時間あたりの処理流量と、貯留する必要のあるバラスト水の総量とから、第１モードＭ１における浄化処理に必要な必要処理時間ｔ１及び第２モードＭ２における浄化処理に必要な必要処理時間ｔ２を算出する。ここで、図４に示すように、紫外線透過率が所定値Ｕｘ未満の場合の処理流量は、第１モードＭ１よりも第２モードＭ２が多いことから、第２モードＭ２における必要処理時間ｔ２は第１モードＭ１における必要処理時間ｔ１よりも短い（ｔ１＞ｔ２）。そして、許容処理時間が第２モードＭ２の必要処理時間ｔ２未満である場合は、いずれの運転モードでも許容処理時間内に浄化処理を完了できない。この場合は、その旨を入力装置１５によりユーザから処理時間が短いモード（第２モードＭ２）を選択するか消費電力の少ないモード（第１モードＭ１）を選択するかの指示を受け付け、ユーザの指示する運転モードを適切な動作モードと判定する。

一方、次のステップＳ７において、許容処理時間が第２モードＭ２における必要処理時間ｔ２以上であって且つ第１モードＭ１における必要処理時間ｔ１未満である場合は、第２モードＭ２でのみ許容処理時間内に浄化処理を完了できるため、最適な運転モードは第２モードＭ２をであると判定して、モード判定工程を終了する。許容処理時間が第１モードＭ１における必要処理時間ｔ１以上である場合は、いずれの運転モードでも許容処理時間内に浄化処理を完了できるため、最適な運転モードは消費電力の少ない第１モードＭ１であると判定する。

上述したモード判定工程のステップＳ１～Ｓ７によって何れかのモードが適切な運転モードであると判定された後は、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、実際にど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表示手段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。

＜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。

図５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。

なお、図６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。

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によれば、複数の運転モードを備えていることで、海域又は状況に応じて適切な浄化処理を行うことができる。具体的には、本実施形態のバラスト水処理装置１０は透過率取得手段１６を備えており、透過率取得手段１６により紫外線透過率を取得して制御手段１７の判定部７２による判定基準として用いることで、バラスト動作において適切な運転モードを判定することができる。

例えば、制御手段１７の情報取得部７０は、透過率取得手段１６から現在地における海水の紫外線透過率を取得し、判定部７２は、取得した紫外線透過率が第１モードＭ１の処理可能な紫外線透過率の下限透過率Ｕ１（図４参照）未満であるかどうかを判定する。これにより、第１モードＭ１では処理することのできない紫外線透過率である場合に適切な動作モードが第２モードＭ２であると判定することができる（モード判定工程のステップＳ２参照）。また、例えば、判定部７２が紫外線透過率と第１モードＭ１と第２モードＭ２の処理流量の大小が切り替わる所定値Ｕｘとを比較する。これにより、第１モードＭ１と第２モードＭ２のうち処理流量の多い運転モードを適切な運転モードであると判定することができる（モード判定工程のステップＳ４参照）。なお、透過率取得手段１６として透過率測定センサを備えていれば、バラスト水処理装置１０の運転開始前に予め適切な運転モードの判定を行うことができる。

加えて、制御手段１７の情報取得部７０は、入力装置１５からユーザの入力した許容処理時間を取得するとともに、判定部７２は、当該許容処理時間と、透過率取得手段１６から取得した紫外線透過率における処理流量から算出される第１モードＭ１及び第２モードＭ２の必要処理時間ｔ１，ｔ２とを比較する。これにより、許容処理時間内にバラスト動作を完了させることの可能な動作モードの判定が可能である（モード判定工程のステップＳ５参照）。また、この際、いずれの運転モードでも許容処理時間内にバラスト動作を完了させることが可能である場合に、最適な運転モードを消費電力の少ない第１モードＭ１であると判定すれば、状況に応じて消費電力を低減することも可能となる。

また、制御手段１７の情報取得部７０が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とともに、判定部７２が、当該許容排出時間と第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（Ｔ１＞Ｔ２）とを比較することで、許容排出時間内にバラスト水を排出して荷役を開始することの可能な動作モードの判定が可能となっている（モード判定工程のステップＳ３参照）。

５．変形例
なお、本発明は、以下の態様でも実施可能である。

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、透過率取得手段１６を制御手段１７の機能として構成することも可能である。具体的には_、制御手段１７は、記憶部７１に過去の運転データを保持しておき、当該過去の運転データと、ＧＰＳ装置等によって取得される船舶の現在位置とから現在の紫外線透過率を事前予測することが可能である。ここで、記憶部７１が保存する運転データとは、過去のバラスト水処理装置１０の運転時の船舶の位置情報と、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ランプ１２ａが発する紫外線の照度とを対応させたものである。過去に航行した海域（あるいは港）ごとに、紫外線ランプ１２ａの強度とバラスト水を介した紫外線ランプ１２ａの照度とからバラスト水の透過率を算出しておくことで、これに基づいて船舶の現在位置から紫外線透過率を事前予測することが可能となる。なお、記憶部７１が保存する運転データとして、バラスト水処理装置１０のメーカや船舶のオーナ等が管理している複数の船舶が取得した紫外線透過率と位置情報を利用することも可能である。

また、透過率取得手段１６を制御手段１７の機能として構成する例として、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７参照）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により計測することで、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。

上記実施形態では、図３に示すように、モード判定工程は、ステップＳ１～ステップＳ７の７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Ｓ７のうち、１つ以上のステップを有していなくても良い。例えば、第１モードＭ１及び第２モードＭ２の処理可能な紫外線透過率の下限がほぼ同一であれば、ステップＳ５を有していなくても良い。また、ステップＳ１～ステップＳ７のうち、１つのステップのみを有していても良い。

また、例えば、バラスト水を貯留してから排出するまでの時間が常に長い場合、すなわち１回の航行距離が常に長い場合には、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が常に許容排出時間よりも小さくなる。したがって、モード判定工程は、ステップＳ３を有していなくても良い。加えて、上記実施形態の第１モードＭ１及び第２モードＭ２にはタンク保持時間Ｔ１，Ｔ２が設定されていたが、第１モードＭ１及び第２モードＭ２にタンク保持時間が設定されていない場合にも、ステップＳ３は不要である。さらに、許容排出時間の条件の優先順位が低い場合は、まずステップＳ６，Ｓ７の許容処理時間の判定を行い、その後、ステップＳ４の許容排出時間の判定を行うことも可能である。

上記実施形態では、許容排出時間の条件を満たすこと及び許容処理時間の条件を満たすことを、消費電力の条件よりも優先していた。しかしながら、許容処理時間及び許容排出時間内に動作を終わらせるよりも消費電力の低減を優先する場合には、ステップＳ４及びステップＳ６，Ｓ７にかかわらず、消費電力が少ない運転モードは第１モードＭ１である旨を判定結果出力手段１８に出力し、ユーザに提示しても良い。

上記実施形態では、第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１は、第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２よりも長かったが（Ｔ１＞Ｔ２）、第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１が第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２よりも短いことも考えられる（Ｔ１＜Ｔ２）。この場合は、上記ステップＳ４において、許容排出時間がＴ２未満であれば第１モードＭ１が適切な運転モードであると判定することが好ましい。一般化すると、ステップＳ４において制御手段１７は、第１モードＭ１のタンク保持時間Ｔ１と第２モードＭ２のタンク保持時間Ｔ２のうち長い方のタンク保持時間と許容排出時間を比較し、長い方のタンク保持時間よりも許容排出時間が短ければ、タンク保持時間の短い運転モードを適切な運転モードと判定するのが好適である。

１ ：バラスト装置
２ ：バラストタンク
３ ：バラストポンプ
４ ：制御手段
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
Ａ ：海域
ＦＣＶ ：流量調整弁
Ｌ１ ：第１ライン
Ｌ２ ：第２ライン
Ｌ３ ：第３ライン
Ｌ４ ：第４ライン
Ｌ５ ：第５ライン
Ｌａ～Ｌｅ ：ライン
Ｍ１ ：第１モード
Ｍ２ ：第２モード
Ｍ３ ：第３モード
Ｐ１ ：上流側接続部
Ｐ２ ：下流側接続部
Ｓ１～Ｓ７ ：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
ｔ１，ｔ２ ：必要処理時間
Ｕ１，Ｕ２ ：下限透過率
Ｕｘ ：所定透過率
Ｖ１～Ｖ４ ：開閉弁
Ｖａ～Ｖｆ ：開閉弁

Claims (8)

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、
   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、
   紫外線照射量を調整可能な紫外線リアクタと、
   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、
   複数の運転モードから選択される１つの運転モードにより前記流量調整手段及び前記紫外線リアクタを制御する制御手段と、を備え、
   前記複数の運転モードの各運転モードではそれぞれ、前記紫外線透過率ごとに前記処理流量及び前記紫外線照射量が規定されており、
   前記制御手段は、前記浄化処理前に前記透過率取得手段から前記紫外線透過率を取得して、当該紫外線透過率を判定基準として適切な運転モードを判定する、バラスト水処理装置。
2. 請求項１に記載のバラスト水処理装置であって、
   前記透過率取得手段は、前記紫外線透過率を測定する透過率測定センサであり、
   前記制御手段は、前記透過率測定センサから前記紫外線透過率を取得する、バラスト水処理装置。
3. 請求項１に記載のバラスト水処理装置であって、
   前記透過率取得手段は、過去の運転データを保持するとともに、当該過去の運転データから現在の紫外線透過率を事前予測し、
   前記制御手段は、前記予測した紫外線透過率を取得する、バラスト水処理装置。
4. 請求項１に記載のバラスト水処理装置であって、
   前記透過率取得手段は、バラスト水をバラストタンクに貯留することなく排出する予備運転において前記紫外線透過率を取得し、
   前記制御手段は、前記透過率取得手段から前記紫外線透過率を取得する、バラスト水処理装置。
5. 請求項１～請求項４の何れかに記載のバラスト水処理装置であって、
   前記制御手段は、バラスト動作に費やすことのできる許容処理時間を取得するとともに、当該許容処理時間と、前記透過率取得手段から取得した前記紫外線透過率における処理流量から算出される各運転モードの必要処理時間とを比較する、バラスト水処理装置。
6. 請求項１～請求項５の何れかに記載のバラスト水処理装置であって、
   前記複数の運転モードにはそれぞれ、処理後の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タンク保持時間が設定されており、
   前記制御手段は、前記紫外線リアクタによる処理後のバラスト水をバラストタンク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とともに、当該許容排出時間と前記タンク保持時間とを比較する、バラスト水処理装置。
7. 請求項６に記載のバラスト水処理装置であって、
   前記複数の運転モードは、第１モードと第２モードとを備え、
   前記紫外線透過率が所定値以上の場合の前記処理流量は、前記第２モードよりも前記第１モードが多くなり、
   前記紫外線透過率が前記所定値未満の場合の前記処理流量は、前記第１モードよりも前記第２モードが多くなるよう設定されている、バラスト水処理装置。
8. 請求項１～請求項７の何れかに記載のバラスト水処理装置であって、
   前記複数の運転モードの何れでも制御可能な場合には、消費電力の少ない運転モードを適切な運転モードと判定する、バラスト水処理装置。

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