本発明によるバラスト水処理システムは、比重差を用いてバラスト水から大粒子の異物を遠心分離する遠心分離機１００と；前記遠心分離機１００を通ったバラスト水を超音波殺菌するために前記遠心分離機１００の後段に据えてバラスト水が通る管状の殺菌用管体２１０、及び前記殺菌用管体２１０を通るバラスト水に超音波を照射するために前記殺菌用管体２１０に据える超音波照射装置２２０を含んでなる超音波殺菌装置２００と；紫外線の照射によって前記超音波殺菌装置２００を通ったバラスト水を殺菌するために前記超音波殺菌装置２００の後段に据える紫外線殺菌装置３００と；を含んでなることを特徴とする。本発明のバラスト水処理システムによれば、船舶に流入されるバラスト水を効果的に殺菌処理することで、バラスト水の排出による各種海水汚染を事前に防止して使用上の信頼度を極大化させることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムに関し、より詳しくは、バラスト水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、大型船舶は、航海中に船舶のバランスを保持するために、一定重量の海水を船舶下部のバラストタンクに貯蔵する。
【０００３】
このように船舶のバランス保持を目的としてバラストタンクに貯蔵する海水（または淡水）をバラスト水（ｂａｌｌａｓｔ ｗａｔｅｒ）と呼ばれる。
【０００４】
一般的に、出航地の近海でバラスト水をタンクに貯蔵して航海した後、到着地の近海でタンクに貯蔵されたバラスト水を排出するようになる。
【０００５】
しかし、出航地の近海で貯蔵したバラスト水には出航地の近海に生存する各種微生物やスラッジなどが含まれているので、それを到着地の近海にそのまま排出する時、到着地の近海は深刻な汚染を受けている問題が引き起こる。
【０００６】
このような問題を解決するために、船舶のバラスト水及び沈殿物に関した規制及び管理国際条約が採択されてバラスト水の排出基準が定められ、該基準を満たしていない場合はバラスト水の排出を拒否できるようにした。
【０００７】
このようなバラスト水の排出基準を満たすために、船舶内部でバラスト水を水処理できる各種システムが提案されました。特許文献１には、船舶のタンクに貯蔵されたバラスト水を、貯蔵段階で濾過装置によって濾過処理し、排出段階で殺菌装置によって殺菌処理して排出することが開示されている。すなわち、濾過装置で大きい粒子物質を濾過処理した後、殺菌装置で紫外線を照射して各種プランクトンや微生物などを殺菌処理するようにした。
【０００８】
しかし、従来の船舶内部に据えたバラスト水処理システムは、信頼度が低く、殺菌及び浄化効果が理想的ではないので、依然に目的地近海の海水環境を汚染させるという問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国特許登録第１０−０７４３９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、船舶内部に流入されるバラスト水を効果的に殺菌処理することでバラスト水の排出による各種海水汚染を事前に防止し、使用上の信頼度を極大化させることができるバラスト水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明のバラスト水処理システムは、密度差を用いてバラスト水から大粒子の異物を遠心分離する遠心分離機と；前記遠心分離機を通ったバラスト水を超音波殺菌するために前記遠心分離機の後段に据えてバラスト水が通る管状の殺菌用管体、及び前記殺菌用管体を通るバラスト水に超音波を照射するために前記殺菌用管体に据える超音波照射装置を含んでなる超音波殺菌装置と；紫外線の照射によって前記超音波殺菌装置を通ったバラスト水を殺菌するために前記超音波殺菌装置の後段に据える紫外線殺菌装置；などを含んでなることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記超音波照射装置は、超音波振動を発生させる超音波振動子、及び前記超音波振動子の前方に据えて前記超音波振動子で発生した超音波を前記殺菌用管体を通るバラスト水に伝達する振動板を含んでなることが望ましい。
【００１３】
本発明において、前記振動板は、前記殺菌用管体の長さ方向に沿って長く据える。また、前記振動板は、前記殺菌用管体の周面に沿って複数据え、それぞれの前記振動板の長さ方向に沿って前記超音波振動子が据えることが望ましい。
【００１４】
本発明において、前記超音波振動子は高周波振動子及び低周波振動子を含み、前記高周波振動子及び低周波振動子は振動板の長さ方向に沿って交互に据えることが望ましい。
【００１５】
本発明において、前記殺菌用管体の内部に超音波を伝えるために、前記殺菌用管体の内部にコイル状に巻き取られた金属網が前記振動板と接して据えることが望ましい。
【００１６】
本発明において、内側に吸音材が据え、前記超音波振動子を包みながら前記殺菌用管体の外面に装着される保護カバーがさらに据えることが望ましい。
【００１７】
本発明において、遠心分離機の排出管の直径を漸次大きくすることでバラスト水の流速を増加させ、遠心力をさらに高めることが望ましい。
【００１８】
本発明において、前記超音波殺菌装置には爆発防止のために超音波照射装置保護カバーが据えることが望ましい。
【００１９】
本発明において、前記紫外線殺菌装置には爆発防止のために爆発防止用蓋板が据えることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、遠心分離機、超音波殺菌装置、紫外線殺菌装置の組合せによって船舶に流入されるバラスト水を効果的に殺菌処理することで、バラスト水の排出による各種海水汚染を事前に防止して使用上の信頼度を極大化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１ａ】本発明による実施例１のバラスト水処理システムの系統図である。
【図１ｂ】本発明による実施例１のバラスト水処理システムの系統図である。
【図２】図１ａ及び図１ｂでバラスト水が流入されるときの流体の流れを示した図である。
【図３】図１ａ及び図１ｂでバラスト水が排出されるときの流体の流れを示した図である。
【図４ａ】図１ａの要部斜視図である。
【図４ｂ】図１ｂの要部斜視図である。
【図５ａ】図４ａの正面図である。
【図５ｂ】図４ｂの正面図である。
【図６】図４ａ及び図４ｂの遠心分離機の斜視図である。
【図７】図６の作動概念図である。
【図８】図４ａ及び図４ｂの超音波殺菌装置の一例を示した斜視図である。
【図９ａ】図８の概念縦断面図である。
【図９ｂ】図８の概念縦断面図である。
【図１０】図８の平面図である。
【図１１ａ】保護カバーを除去した状態の図８の斜視図である。
【図１１ｂ】保護カバーを除去した状態の図８の斜視図である。
【図１２】図４ａ及び図４ｂの超音波殺菌装置の他の例を示した斜視図である。
【図１３ａ】図４ａの紫外線殺菌装置の正面図である。
【図１３ｂ】図４ｂの紫外線殺菌装置の正面図である。
【図１４】効果的に超音波を伝達するために超音波殺菌装置に金属網が据える構成を示した図である。
【図１５】本発明による実施例２のバラスト水処理システムの系統図である。
【図１６】図１５の紫外線殺菌装置の正面図である。
【図１７】爆発防止用超音波殺菌装置の概略縦断面図である。
【図１８】爆発防止用紫外線殺菌装置の斜視図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付された図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者が容易に実施できるように本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は様々な形態で具現されるから、ここで説明する実施例によって限定されない。また、本発明をもっと明確に説明するために、図面では説明と関係ない部分を省き、明細書全体に亘って類似の部分に対しては類似の図面符号を付した。
【００２３】
また、本発明は実施例の具体的な内容によって限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であることは当業者にとっては明白なことであり、このような変形及び修正が特許請求の範囲に属することは言うまでもない。
【００２４】
明細書において、使用する超音波殺菌装置及び紫外線殺菌装置は、バラスト水処理システムの効果的な構成のためにそれぞれ２種の態様が提示される。
【００２５】
＜実施例１＞
図１ａ及び図１ｂは本発明による実施例のバラスト水処理システムの系統図である。図１ａ及び図１ｂに示されたように、本発明によるバラスト水処理システムは、ポンプ１０、バラストタンク２０、遠心分離機１００、超音波殺菌装置２００、紫外線殺菌装置３００を含んでなる。
【００２６】
図２は図１ａ及び図１ｂの上でバラスト水が流入されるときの流体の流れを示した図である。バラストタンク２０にバラスト水を貯蔵する場合、図２に示されたように、バラスト水はポンプ１０、遠心分離機１００、超音波殺菌装置２００、紫外線殺菌装置３００を経てバラストタンク２０に流入される。
【００２７】
図３は図１ａ及び図１ｂの上でバラスト水が排出されるときの流体の流れを示した図である。バラストタンク２０からバラスト水を排出する時、図３に示されたように、バラストタンク２０、ポンプ１０、超音波殺菌装置２００、紫外線殺菌装置３００を経て外部に排出される。
【００２８】
本発明のバラスト水処理システムにおいて、バラスト水を貯蔵するときは遠心分離機１００を通る必要があるが、バラスト水を排出するときは、バラスト水が既に遠心分離されているため遠心分離機１００を通る必要がない。
【００２９】
図４ａ及び図４ｂは図１ａ及び図１ｂの主要な部分の斜視図であり、図５ａ及び図５ｂは図４ａ及び図４ｂの正面図である。このような本システムの主要構成は、図４ａ、図４ｂ、図５ａ及び図５ｂのように、流体の流れ方向に沿って遠心分離機１００、超音波殺菌装置２００、紫外線殺菌装置３００が連続的に配置された形態である。
【００３０】
図６は図４ａ及び図４ｂの遠心分離機の斜視図である。図６に示されたように、本実施例の遠心分離機１００はサイクロン式遠心分離機である。
【００３１】
遠心分離機１００にはバラスト水が流れ込み、密度差を用いてバラスト水から大粒子の物質を遠心分離する。
【００３２】
すなわち、遠心分離機１００の内部で回転するように流入されるバラスト水に含まれている比重の大きい粒子は、旋回流によって発生する遠心力によって円錐状の壁に集まりながら円錐部の頂点から船舶の外部に排出される。このように比重の大きい粒子が遠心分離されたバラスト水は上部から排出されて次の工程、すなわち超音波殺菌装置２００に流れ込む。
【００３３】
図７は図６の作動概念図である。図７に示したように、排出管１１０の直径Ｄ１、Ｄ２がＤ１からＤ２に漸次大きくなるようにすることで、内部を旋回するバラスト水の流速をさらに速くした。これはバラスト水の遠心力（中心からの距離×流速の二乗）を排出管１１０の直系Ｄ２でより大きくすることで、遠心分離機の効率を高めるためである。
遠心分離機１００の後段には超音波殺菌装置２００が据える。
【００３４】
超音波殺菌装置２００は遠心分離機１００を通ったバラスト水を超音波殺菌するために据える。
超音波は人間には聞こえない振動数の音であって強いエネルギーを持ちます。
超音波が液体中を通るときは疎密波として伝達され、これによって液体の内部には強力なキャビテーション（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）効果が生じる。
【００３５】
このような超音波は、主に洗浄用として用いられる。例えば、医療用超音波診断機、超音波光学レンズの洗浄、自動車部品の洗浄、セラミックスの洗浄、超音波洗濯機、超音波粉砕機、歯科医療機具の洗浄、貴金属の洗浄などの用途として用いられている。
【００３６】
外にも、液体中に超音波を照射すれば、殺菌効果が奏されるということは多数の文献により既に証明された事実である。しかし、超音波を照射するとき非常に大きい騷音が発生するので、殺菌を目的とした産業現場で商用化された事例は未だないと知られている。
【００３７】
本発明によるバラスト水処理システムは、超音波殺菌装置２００を紫外線殺菌装置３００の前段に据えることで、超音波殺菌装置２００と紫外線殺菌装置３００との組合せによってプランクトンや微生物を殺菌し、バラスト水の排出基準を満足せようにする。
【００３８】
特に、超音波殺菌装置２００で殺菌されないプランクトンや微生物なども、超音波殺菌装置２００の超音波振動によってかなりの衝撃を受けた状態であるから、紫外線殺菌装置３００を通ることで完全に殺菌される。
【００３９】
図８は図４ａ及び図４ｂの超音波殺菌装置1の斜視図である。図８に示したように、超音波殺菌装置２００には殺菌用管体２１０及び保護カバー２３０が据える。
【００４０】
図９ａ及び図９ｂは図８の縦断面図である。図９ａ及び図９ｂに示したように、超音波殺菌装置２００は超音波振動子２２１及び吸音材料２３１をさらに備える。
【００４１】
図１０は図８の平面図であり、図１１ａ及び図１１ｂは保護カバーを除去した状態の図８の斜視図である。図１０、図１１ａ及び図１１ｂに示したように、超音波殺菌装置２００は超音波振動子２２１及び振動板２２２をさらに備える。
【００４２】
超音波殺菌装置２００は、殺菌用管体２１０、超音波照射装置２２０、保護カバー２３０からなる。
【００４３】
殺菌用管体２１０はバラスト水が通る管である。
殺菌用管体２１０の両端には配管を連結するためのフランジが据える。
殺菌用管体２１０の周面には複数の超音波照射装置２２０が据える。
【００４４】
超音波照射装置２２０は殺菌用管体２１０を通るバラスト水に超音波を照射する。
超音波照射装置２２０は、超音波振動を発生させる超音波振動子２２１、及び超音波振動子２２１の前方に据え、バラスト水と接して超音波振動子２２１で発生した超音波をバラスト水に伝達える振動板２２２からなる。
【００４５】
超音波振動子２２１は電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換させて超音波振動を発生させるものであり、多様な方式の超音波振動子が商用化されている。
本実施例において、振動板２２２は殺菌用管体２１０の長さ方向に沿って長く据え、バラスト水と接する。
【００４６】
また、振動板２２２は殺菌用管体２１０の周面に沿って複数据える。本実施例では６個の振動板２２２が等間隔で離隔して据えている。
また、それぞれの振動板２２２の長さ方向に沿って複数の超音波振動子２２１が据える。
【００４７】
図１２は図４ａ及び図４ｂの超音波殺菌装置の他の例を示した斜視図である。図１２に示したように、超音波殺菌装置２００の殺菌効果を高めるための他の実施例として、上部振動板２４１〜２４６及び下部振動板２５１〜２５６に付着された超音波振動子２２１の周波数を調節することで液体内部のキャビテーション効果を極大化させる。
【００４８】
例えば、３つの上部振動板２４１、２４３、２４５と３つの下部振動板２５２、２５４、２５６には４０ｋＨｚの高周波数の超音波を発生させ、他の３つの上部振動板２４２、２４４、２４６と３つの下部振動板２５１、２５３、２５５には低めの２８ｋＨｚの超音波を発生させることで、高周波数の超音波と低周波数の超音波とが液体内部で相互作用してより強力なキャビテーション効果が奏される。
【００４９】
高周波数の超音波は直進性が高く液体内部に強い波長を伝える一方、低周波数の超音波は高周波数の超音波より直進性は低いもののより強い波長伝達力を有する。このような特性を用いて相異なる周波数の超音波が液体内部で相互作用するようにしたのである。
【００５０】
また、超音波殺菌装置２００は超音波振動によって非常に大きい騷音が発生する。さらに、超音波振動子２２１を外部から保護する必要もある。そのために殺菌用管体２１０の外面に保護カバー２３０が据える。
【００５１】
保護カバー２３０の内側には吸音材２３１が据える。前記保護カバー２３０が超音波振動子２２１を包みながら殺菌用管体２１０の外面に装着されることで騷音を減少させるだけでなく、超音波振動子２２１を外部から保護することができる。
【００５２】
図１３ａ及び図１３ｂは図４ａ及び図４ｂの紫外線殺菌装置の正面図である。図１３ａ及び図１３ｂに示したように、超音波殺菌装置２００の後段に紫外線殺菌装置３００が据える。紫外線殺菌装置３００は紫外線を照射することで超音波殺菌装置２００を通ったバラスト水を殺菌する。
【００５３】
そのために紫外線殺菌装置３００には紫外線ランプなどが据える。
紫外線殺菌装置３００は公知の技術であるため、詳しい説明は省く。
【００５４】
一方、図１４は効果的に超音波を伝達するために超音波殺菌装置に金属網が据える構成を示した図である。図１４に示されたように、金属網２４０をコイル状に巻き取った後、該金属網２４０を殺菌用管体２１０の内部に図１４のように装着すれば、コイル状に巻き取られた金属網２４０の外側が振動板２２２と接するようになる。
【００５５】
したがって、振動板２２２から伝える超音波振動がバラスト水に直接照射されるだけでなく、金属網２４０を介して殺菌用管体２１０の中心まで効果的に伝達される。
このとき、金属網２４０は網状であるため、バラスト水の流れを殆ど遮らない。
【００５６】
＜実施例２＞
図１５は本発明による他の実施例のバラスト水処理システムの系統図であり、図１６は図１５の紫外線殺菌装置の正面図である。図１５及び図１６に示されたように、本発明のバラスト水処理システムはバラスト水が上部より紫外線殺菌装置３００に流入され、紫外線の照射が完了したバラスト水は紫外線殺菌装置３００の上部から排出される構造である。
【００５７】
本実施例は、船舶内の危険区域に設置可能な構造として設計された爆発防止用構成である。
図１７は爆発防止用超音波殺菌装置の概略縦断面図であり、爆発防止のために超音波照射装置保護カバー２６１が据える。
図１８は爆発防止用紫外線殺菌装置の斜視図及び側面図であり、爆発防止のために爆発防止用蓋板３１０が据える。
【００５８】
前述した本発明の説明は一例に過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者であれば、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態に容易に変形することができる。したがって、前述した実施例は例示的なものであって限定的なものではないことを理解せねばならない。例えば、単一型として示されている各構成要素を分散して実施することも、分散して示されている構成要素を結合した形態で実施することも可能である。
【００５９】
本発明の範囲は詳細な説明より特許請求の範囲によって解釈され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導出される全ての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００６０】
＜試験結果＞
本発明の前記バラスト水処理システムを用いて国際海事機関（ＩＭＯ）のバラスト水型式承認試験規定（Ｇ８）による陸上試験を実施した。実施結果を下記の表１にまとめた。
【００６１】
【表１】

【００６２】
表１から、本発明によるバラスト水処理システムが国際海事機関及び米国カリフォルニア州のバラスト水処理性能基準を全て満足することが分かる。
【００６３】
＜外の技術との比較＞
【００６４】
【表２】

【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は船舶に据えて使用されるものであって、船舶の航海のために貯蔵されるバラスト水（Ｂａｌｌａｓｔ Ｗａｔｅｒ）をバラストタンクに貯蔵またはバラストタンクから排出するとき、バラスト水による環境汚染を防止するためにバラスト水を水処理（殺菌及び浄化）することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ポンプ
２０ バラストタンク
１００ 遠心分離機
２００ 超音波殺菌装置
２１０ 殺菌用管体
２２０ 超音波照射装置
２２１ 超音波振動子
２２２ 振動板
２３０ 保護カバー
２３１ 吸音材
２４０ 金属網
２４１〜２４６ 上部振動板
２５１、２５２、２５６ 下部振動板
２６１ 爆発防止用超音波照射装置保護カバー
３００ 紫外線殺菌装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラスト水処理システムにおいて、
密度差を用いてバラスト水から大粒子の異物を遠心分離する遠心分離機と、
前記遠心分離機を通ったバラスト水を超音波殺菌するために前記遠心分離機の後段に設けられ、バラスト水が通る管状の殺菌用管体、及び前記殺菌用管体を通るバラスト水に超音波を照射するために前記殺菌用管体に設けられる超音波照射装置を含んでなる超音波殺菌装置と、
紫外線の照射によって前記超音波殺菌装置を通ったバラスト水を殺菌するための紫外線殺菌装置と、を含んでなり、
前記超音波照射装置は、超音波振動を発生させる超音波振動子、及び前記超音波振動子の前方に設けられて前記超音波振動子で発生した超音波を前記殺菌用管体を通るバラスト水に伝える振動板を含み、
前記振動板は、前記殺菌用管体の長さ方向に沿って長く、且つ、前記殺菌用管体の周面に沿って複数が設けられ、それぞれの前記振動板の長さ方向に沿って複数の前記超音波振動子が設けられることを特徴とするバラスト水処理システム。
【請求項２】
前記超音波振動子は、高周波振動子及び低周波振動子を含み、
前記高周波振動子及び低周波振動子は振動板の長さ方向に沿って交互に設けられることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項３】
前記殺菌用管体の内部に超音波を伝達するために、前記殺菌用管体の内部にコイル状に巻き取られた金属網が前記振動板と接して設けられることを特徴とする請求項２に記載のバラスト水処理システム。
【請求項４】
内側に吸音材が設けられ、前記超音波振動子を包みながら前記殺菌用管体の外面に装着される保護カバーがさらに設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のバラスト水処理システム。
【請求項５】
前記遠心分離機の排出管の直径を漸次大きくすることでバラスト水の流速を増加させ、遠心力をさらに高めることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項６】
前記超音波殺菌装置には爆発防止のために超音波照射装置保護カバーが設けられることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７】
前記紫外線殺菌装置には爆発防止用蓋板が設けられることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理システム。

【図１ａ】

【図１ｂ】

【図２】

【図３】

【図４ａ】

【図４ｂ】

【図５ａ】

【図５ｂ】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９ａ】

【図９ｂ】

【図１０】

【図１１ａ】

【図１１ｂ】

【図１２】

【図１３ａ】

【図１３ｂ】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【公表番号】特表２０１３−５０７２４４（Ｐ２０１３−５０７２４４Ａ）
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３３４７２（Ｐ２０１２−５３３４７２）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２０１０／０７７７５０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４４８４５
【国際公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（５１１２０３５１４）ウーシー　ブライトスカイ　エレクトロニック　カンパニー　リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＷＵＸＩ　ＢＲＩＧＨＴＳＫＹ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＣＯ．，　ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】Ｌｕｏｓｈｅ，　Ｈｕｉｓｈａｎ　Ｗｕｘｉ，　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１４１８７　ＣＨＩＮＡ
【Ｆターム（参考）】