水処理装置および水処理方法
【課題】大きな動力を必要とせず、バラスト水などの水中の微生物を死滅させることが可能な水処理装置および水処理方法の提供。
【解決手段】微生物を含む水を通水する配管３の途中に設けられ、弁の急閉鎖により発生する水撃圧を配管３内の水に加えて水中の微生物を破壊し、死滅させる水撃装置６により、大きな動力を必要とせず、また、薬剤などを使用することなく、バラスト水などの水中の微生物を破壊し、死滅させることができる。これにより、環境に悪影響を及ぼすことのなく、安価に水処理を行うことが可能となる。
【解決手段】微生物を含む水を通水する配管３の途中に設けられ、弁の急閉鎖により発生する水撃圧を配管３内の水に加えて水中の微生物を破壊し、死滅させる水撃装置６により、大きな動力を必要とせず、また、薬剤などを使用することなく、バラスト水などの水中の微生物を破壊し、死滅させることができる。これにより、環境に悪影響を及ぼすことのなく、安価に水処理を行うことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水、循環浴水、プール水、下水や工場排水などの水中の微生物を死滅させる水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶のバラストタンクに注入されたバラスト水を寄港先でそのまま船外に排出すると、バラスト水に含まれていたプランクトンやバクテリアなどの微生物が船外に流出し、水質汚染や、移入生物により生態系などへ悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、従来、このバラスト水中の微生物を死滅させることが試みられており、以下のような装置および方法が提案されている。
【０００３】
（１）衝撃水圧を発生させる方法（例えば、特許文献１，２，３，４，５参照。）
（２）高速噴流による衝撃力やキャビテーションを発生させる方法（例えば、特許文献６，７参照。）
（３）超音波の衝撃波を利用する方法（例えば、特許文献８参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開２００５−１６１２９２公報
【特許文献２】特許公開２００５−２３８０９０公報
【特許文献３】特許公開２００５−２４６１７８公報
【特許文献４】特許公開２００５−２４６１７９公報
【特許文献５】特許公開２００５−２５４１３８公報
【特許文献６】特許公開２００５−２７１６４８公報
【特許文献７】特許公開２００６−２７２１４７公報
【特許文献８】特許公開２００６−００７１８４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、これらの装置および方法を実現するためには、設備が非常に大掛かりなものとなり、コスト上の問題から実用化は困難である。
【０００６】
そこで、本発明においては、大きな動力を必要とせず、バラスト水などの水中の微生物を死滅させることが可能な水処理装置および水処理方法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】
【０００７】
本発明の水処理装置は、微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられ、弁の急閉鎖により発生する水撃圧を配管内の水に加えて水中の微生物を破壊し、死滅させる水撃装置を有するものである。また、本発明の水処理方法は、微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられた弁の急閉鎖により水撃圧を発生し、配管内の水に加えることにより、水中の微生物を破壊し、死滅させることを特徴とする。
【０００８】
これらの発明によれば、微生物を含む水に水撃圧を加えることで、水撃作用により水中の微生物が破壊され、死滅する。なお、水撃（水鎚、水槌、ウォーターハンマー）作用とは、導管内の水流を急に締め切ったときに、水流の慣性によって導管内に衝撃水圧が発生する現象である。
【０００９】
また、本発明の水処理装置は、配管の途中に設けられたポンプまたはバルブと水撃装置との間にはアキュムレータを有することが望ましい。これにより、水撃装置により発生する水撃圧をアキュムレータが吸収し、配管の途中に設けられたポンプやバルブが水撃圧の影響を受けるのを防止することができる。
【００１０】
また、配管は、途中で１８０°反転させて並列に配設されたものであることが望ましい。これにより、水の流れ方向を変える前後の配管に発生する水撃力を相殺することができる。
【００１１】
ここで、水撃装置は、弁室と、弁室に水を導入する導水管とを有し、弁は、弁室の下流側に回動可能に支持され、導水管から導入される水の運動エネルギーにより閉じ、弁室内の水に水撃圧を加えるとともに、水撃圧が弁室から導水管内へ伝播すると再び開くことを繰り返す排水弁である構成とすることができる。これにより、導水管から導入される水の運動エネルギーを利用して水撃装置が作動する。
【００１２】
また、水撃装置は、弁を強制的に閉じるアクチュエータを有する構成とすることができる。これにより、上述の水の運動エネルギーを利用して作動させるよりも早く弁を閉じることが可能となり、より大きな水撃圧を発生させることが可能となる。
【００１３】
また、弁は、電気制御により開閉を繰り返すものとすることができる。これにより、上述の水の運動エネルギーを利用して作動させる弁よりも確実に弁を開閉させることが可能となり、水撃処理を安定して継続することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
（１）微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられた弁の急閉鎖により水撃圧を発生し、配管内の水に加えることにより、水中の微生物を破壊し、死滅させる構成により、大きな動力を必要とせず、また、薬剤などを使用することなく、バラスト水などの水中の微生物を破壊し、死滅させることができるので、環境に悪影響を及ぼすことのなく、安価に水処理を行うことが可能となる。
【００１５】
（２）配管の途中に設けられたポンプまたはバルブと水撃装置との間にはアキュムレータを有することにより、配管の途中に設けられたポンプやバルブが水撃圧の影響を受けるのを防止することができ、ポンプやバルブの誤動作や破壊を防止することができる。
【００１６】
（３）配管が、途中で１８０°反転させて並列に配設されたものであることにより、水の流れ方向を変える前後の配管に発生する水撃力を相殺して、配管を設置する基礎への負担を抑えることができ、基礎の強度を大きくする必要がなくなる。
【００１７】
（４）水撃装置が、弁室と、弁室に水を導入する導水管とを有し、弁は、弁室の下流側に回動可能に支持され、導水管から導入される水の運動エネルギーにより閉じ、弁室内の水に水撃圧を加えるとともに、水撃圧が弁室から導水管内へ伝播すると再び開くことを繰り返す排水弁である構成により、導水管から導入される水の運動エネルギーを利用して水撃装置が作動し、無動力により水撃処理を行うことが可能となり、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００１８】
（５）水撃装置が、弁を強制的に閉じるアクチュエータを有する構成により、水の運動エネルギーを利用して作動させるよりも早く弁を閉じることが可能となり、より大きな水撃圧を発生させて、効率良く水撃処理を行うことが可能となる。
【００１９】
（６）弁が、電気制御により開閉を繰り返すものであることにより、水の運動エネルギーを利用して作動させる弁よりも確実に弁を開閉させることが可能となり、水撃処理を安定して継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態におけるバラスト水処理装置のブロック図である。
【図２】図１の水撃装置の概略構成図である。
【図３】図２の弁室の拡大断面図である。
【図４】臨界速度と水撃圧との関係を示す図である。
【図５】別の臨界速度と水撃圧との関係を示す図である。
【図６】排水弁強制作動装置の構成を示す断面図である。
【図７】アキュムレータの構成を示す断面図である。
【図８】配管例を示す図である。
【図９】別の配管例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明の実施の形態におけるバラスト水処理装置のブロック図、図２は図１の水撃装置の概略構成図、図３は図２の弁室の拡大断面図である。
【００２２】
図１において、本発明の実施の形態におけるバラスト水処理装置１は、バラストタンク２へバラスト水としての海水を通水する配管３の途中に設けられるものであり、ポンプ４、アキュムレータ５、水撃装置６やバルブ７ａ，７ｂ，７ｃ等により構成されている。ポンプ４は、海水を、水撃装置６を通じてバラストタンク２へ送り込むためのものである。バルブ７ａは配管３の途中のポンプ４と水撃装置６との間に設けられている。バルブ７ｂは配管３の静圧を抜く配管８ａの途中に設けられている。バルブ７ｃはポンプ４の吐出水をバイパスする配管８ｂの途中に設けられている。
【００２３】
アキュムレータ５は、配管３の途中のポンプ４およびバルブ７ａ〜７ｃと水撃装置６との間に設けられている。アキュムレータ５は、水撃装置６により発生する水撃圧を吸収することにより、ポンプ４やバルブ７ａ〜７ｃに水撃圧の影響を受けないようにするためのものである。なお、ポンプ４は、より確実に水撃圧の影響を受けないようにするため、「非定容積型ポンプ」を使用することが望ましい。
【００２４】
水撃装置６は、図２に示すように導水管６０、弁室６１、排水管６２、排水弁６３、排水弁調整ねじ６４およびストッパ６５を有する。排水弁６３は、下方に設けられた回転軸６３ａによって、弁室６１内の下流側に回動可能に支持されている。
【００２５】
水撃装置６は、初期状態では排水弁６３が開いており、ポンプ４により配管３を通じて導水管６０から海水が入ってくると、その運動エネルギーにより排水弁６３を閉じさせる。この排水弁６３が閉じたときに自重で開きやすいように、排水弁６３には、図３に示すように複数枚の調整板６３ｂを設けて、その重量が調整されている。また、排水弁調整ねじ６４は、排水弁６３が開いたときの傾斜角度θを調整するためのものであり、排水弁６３が当接する先端部分には緩衝用のクッション６４ａが設けられている。
【００２６】
排水弁６３が閉じると、導水管６０内の流水の運動量によって水撃作用が起き、弁室６１内の海水に水撃圧が加えられ、海水中の微生物が破壊され、死滅する。そして、水撃圧が弁室６１内から導水管６０内を経て配管３へ抜けると、排水弁６３は再び開き、上記過程が繰り返される。処理後の海水は、排水管６２からバラストタンク２へ供給される。
【００２７】
なお、通常、水撃装置６が作動するとき、水撃圧の反動（反作用）のタイミングによっては排水弁６３が閉じたままになることがある。その場合、排水弁６３に静圧がかかり、排水弁６３は動かなくなるので、図１に示すバルブ７ａを閉、バルブ７ｂを開にして静圧を解放する。その際、バルブ７ａ，７ｂの開閉に伴い、ポンプ４をオン（駆動）−オフ（停止）しても良いが、頻繁にオン−オフを繰り返すと、ポンプ４のモータが発熱することがあるため、本実施形態においては、ポンプ４は停止せずに、バルブ７ｃを開にして海水をポンプ４の吸い込み側にバイパスする。このとき、ポンプ４をインバータ制御することにより、回転数を小さくして省エネルギー運転することも可能である。
【００２８】
ここで、水撃装置６の動作について詳細に説明する。排水弁６３が開いている状態で、水の速度がＶａ（臨界速度）に達したとき、排水弁６３は閉じる方向に動き始める。すると、さらに水流の動圧を受けて排水弁６３は加速的に閉じる動きをする。そして弁が閉じた瞬間、水流は完全に停止する。このとき、大きな水撃圧（Ｐａ）が発生する。
【００２９】
以下に理論的に説明する。
質量ｍの物質が加速度ａで動いているときの力Ｆは、
Ｆ＝ｍ×ａ（ニュートンの運動方程式）
で表わされる。
ここで、微小時間（Δｔ）の間に、微小速度変化（Δｖ）したときの加速度は、
ａ＝Δｖ÷Δｔ
で表わされるので、
Ｆ＝ｍ×ａ＝ｍ×Δｖ÷Δｔ
となる。
【００３０】
上式を変形すると
Ｆ×Δｔ＝ｍ×Δｖ
となる。
すなわち、アキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３内の水の質量をｍとすると、水の速度が短時間（Δｔ）でゼロとなるときの運動量変化（ｍ×Δｖ）は、水に加えられた力積（Ｆ×Δｔ）に等しいことを意味する。
【００３１】
また、質量ｍは海水密度γ、アキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３の長さＬ、配管断面積Ａより、
ｍ＝γ×Ｌ×Ａ
と表わされるので、
排水弁６３に働く力（Ｆ）は、
Ｆ＝γ×Ｌ×Ａ×Δｖ÷Δｔ
となり、
速度変化Δｖ（≒Ｖａ）より、
Ｆ≒γ×Ｌ×Ａ××Ｖａ÷Δｔ
となる。
【００３２】
これにより、Δｖ（≒Ｖａ）が大きく、Δｔが小さいほど、排水弁６３に働く力（Ｆ）は大きくなることが分かる。この水に加えられた力（Ｆ）は、水撃圧（Ｐａ）という形で圧力波となって、水の中を音速で伝わって行く。このときアキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３に入っている海水中の微生物が破壊され、死滅する。
【００３３】
なお、水撃圧Ｐａは、次式のように、アキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３の長さに一次比例することが分かる。
Ｐａ＝Ｆ÷Ａ＝（γ×Ｌ×Ａ×Ｖａ÷Δｔ）÷A＝γ×Ｌ×Ｖａ÷Δｔ
【００３４】
また、水撃圧発生直後、水に加えられた力（Ｆ）の反動（反作用）により、瞬間的に排水弁６３近傍の水は負圧状態となる。このとき、排水弁６３は自重により開く動きをする。すると、再び水が流れ出し、徐々に速度を増して水の速度が臨界速度（Ｖａ）に達したとき、再び排水弁６３は閉じて水撃圧（Ｐａ）が発生する。水撃装置６は、このような状態を無限に繰り返す（図４参照。）。
【００３５】
ここで、ポンプ圧力（ΔＰ）と流速（Ｖ）の関係は、次式で表わされる（配管が直管の場合）。
ΔＰ＝λ×γ×Ｖ2×Ｌ÷（２×ｇ×Ｄ）
但し、λ：配管の摩擦抵抗、γ：水の密度、ｇ：重力加速度、Ｌ：配管長さ、Ｄ：配管径である。
【００３６】
実際の配管では、エルボやバルブなどの抵抗が付加されるが、ポンプ圧力と配管条件が決まれば、水の流速は一義的に決まる。このときの流速が、この配管条件での最大流速（Ｖｍａｘ）となる。水撃圧が発生する臨界速度（Ｖａ）をできるだけ、この最大流速（Ｖｍａｘ）に近づけるように水撃サイクルｔａを長くすれば、水撃圧（Ｐａ）が大きくなり、また水処理能力も大きくなる。
【００３７】
このＶａ、Δｔは、排水弁６３の重量（Ｗ）と弁室設置角度（α）、排水弁取付角度（θ）を調整することによって変えることができる。排水弁調整ねじ６４でθを大きくすればＶａは大きく、すなわち水撃圧Ｐａも大きくなるが、大きくし過ぎると排水弁６３が動かなく（閉じなく）なる。また、αを大きくすれば、排水弁６３の戻り（開き）が早くなる（最大９０°）。排水弁６３の重量は、調整板６３ｂの枚数を増減することにより調整することができる。
【００３８】
なお、水中微生物を破壊し、死滅させるための水撃圧Ｐａは、実験より５ＭＰａ以上、排水弁作動時間Δｔ＝０．０２５秒以下、昇圧速度Ｐａ／Δｔ＝２００ＭＰａ／秒以上とすることが好ましい。
【００３９】
上記構成のバラスト水処理装置１によれば、バラストタンク２へ配管３を通じてポンプ４により供給する海水に水撃装置６により水撃圧を加えることで、水撃作用により水中の微生物が破壊され、死滅する。したがって、バラストタンク２には微生物が死滅した海水が注入されるため、このバラストタンク２に注入された海水を寄港先で船外へ排出しても、環境に悪影響を及ぼすことがない。すなわち、本実施形態におけるバラスト水処理装置１では、極めて単純な排水弁６３の開閉による水撃圧により、水中の微生物を破壊、死滅させることが可能であり、安価に水処理を行うことが可能である。
【００４０】
また、このバラスト水処理装置１では、水撃装置６が導水管６０から導入される水の運動エネルギーを利用して作動し、無動力により水撃処理を行うことが可能であるため、ランニングコストを低く抑えることが可能となっている。
【００４１】
次に、排水弁６３が閉じたままで水撃処理が継続できない場合のバルブ７ａ，７ｂ，７ｃの操作について説明する。
【００４２】
バルブ７ａが閉、バルブ７ｂが開、バルブ７ｃが開の時間をｔ１，排水弁６３の作動タイミング（水撃装置６に水が流入開始してから排水弁６３が動作するまでの時間）をｔ２とすると、図５に示すような水撃サイクルｔａ（＝Δｔ＋ｔ１＋ｔ２）になる。しかし、水撃時間Δｔと排水弁６３が作動するタイミングｔ２は、排水弁調整ねじ６４で概略決められるが、成り行きに任せている面がある。そこで、積極的に水撃時間Δｔとｔ２、ひいては水撃サイクルｔａを制御するため、排水弁６３を強制的に閉じるアクチュエータを設けることが好ましい。
【００４３】
図６は、この排水弁６３を強制的に閉じるアクチュエータとしての排水弁強制作動装置の構成を示す断面図である。図６に示す排水弁強制作動装置１０は、エアーシリンダ１１と、エアーシリンダ１１内で摺動するピストン１２と、ピストン１２に固定され、ピストン１２とともに動作するプッシュロッド１３と、プッシュロッド１３を元の位置へ復帰させるためのスプリング１４とを備えている。なお、この場合の排水弁６３の傾斜角度θは、ほぼ０°としている。
【００４４】
この排水弁強制作動装置１０では、排水弁６３を作動させるタイミングでプッシュロッド１３を伸長させるようにエアーシリンダ１１の室１１ａにエアーを供給する。これにより、プッシュロッド１３が押し出され、排水弁６３を強制的に閉じる。その後、エアー供給が停止されると、スプリング１４の復元力によってプッシュロッド１３は元の位置へ復帰するとともに、排水弁６３が開く。
【００４５】
このように、排水弁６３の傾斜角度θをほぼ０°とし、ｔ２時間で排水弁強制作動装置１０を強制的に作動させて，排水弁６３を水流に乗るまで起伏させることにより，ほぼ水撃サイクルｔａを制御することが可能となる。これにより、水撃時の流速Ｖａを設置時の配管条件での最大流速（Ｖｍａｘ）に近づけることができ、より大きな水撃圧で、確実に水中微生物を破壊し、死滅させることができる。
【００４６】
なお、この例ではエアーシリンダ１１を用いた排水弁強制作動装置１０により排水弁６３を強制的に閉じているが、これに限定されるものでなく、電磁コイルによる反発力で排水弁を作動させる等のアクチュエータを使用することも可能である。
【００４７】
次に、アキュムレータ５の例について説明する。図７はアキュムレータ５の構成を示す断面図である。
【００４８】
図７に示すアキュムレータ５は、配管３を分岐してエアーシリンダ５０を接続したものである。エアーシリンダ５０には、このエアーシリンダ５０内で摺動するピストン５１と、ピストン５１に固定され、ピストン５１とともに動作するロッド５２とが設けられている。また、ロッド５２側の室５０ａには、配管３内の水流の最大圧力（０．３ＭＰａ）より少し高い圧力（０．４ＭＰａ）のエアーが充填された圧力タンク５３が接続されている。この圧力タンク５３には、減圧弁５４を介してエアーコンプレッサ５５からエアーが供給されている。
【００４９】
排水弁６３の作動により配管３内に水撃圧が発生すると、ピストン５１が急速に作動し、ロッド５２側の室５０ａ内のエアーが圧縮される。これにより、配管３内の水撃圧を緩和し、ポンプ４やバルブ７ａ〜７ｃが水撃圧の影響を受けるのを防止する。水撃圧が緩和されると、この圧縮エアーにより、ピストン５１がストッパ５６の位置（元の位置）に戻る。すなわち、本実施形態におけるバラスト水処理装置１では、このアキュムレータ５により、ポンプ４やバルブ７ａ〜７ｃの誤動作や破壊を防止している。
【００５０】
なお、本実施形態では、ピストン型のアキュムレータ５を示したが、これに限ることはなく、ダイヤフラム式のアキュムレータでも良い。また、エアーの代りに窒素を使用しても良い。この場合、エアーコンプレッサ５５に代えて窒素ボンベを使用する。
【００５１】
次に、配管３が、途中に水の流れ方向を１８０°変えるように配設された例について、図８および図９を参照して説明する。
【００５２】
水撃装置６により発生させる水撃は瞬間ではあるが、水の流れ方向に大きな水撃力を発生するため、バラスト水処理装置１を設置する基礎の強度を十分に確保する必要がある。そのため、配管３を途中で１８０°反転させてほぼ同じ長さで並列に配設し、それぞれの水撃力Ｆを相殺するように構成することが好ましい。
【００５３】
図８は配管３を途中で１８０°反転させ、上配管３ａおよび下配管３ｂとして上下に並列に配設した例を示している。水撃装置６により発生した水撃力Ｆは、上配管３ａでは図の右方向に作用し、下配管３ｂでは図の左方向に作用するが、これらの上配管３ａおよび下配管３ｂにより水撃力Ｆを相殺している。これにより、配管３を設置する基礎への負担を抑えることができ、基礎の強度を大きくする必要がなくなる。但し、上配管３ａと下配管３ｂとの距離Ｌにより、曲げモーメントＭ（＝Ｆ×Ｌ）が発生するので、この曲げモーメントＭに耐えうるように、上配管３ａおよび下配管３ｂは結合部材９ａにより結合し、支持部材９ｂにより基礎に支持しておく。
【００５４】
図９は配管３を途中で３回１８０°反転させ、配管３ｃ−１，３ｃ−２，３ｃ−３，３ｃ−４として上下左右に並列に配設した例を示している。なお、図示例では、並列された配管３は、図８の例と同様に上下および左右を結合部材９ａにより結合し、支持部材９ｂにより基礎に支持している。この例では、圧力の大きいポンプ４が必要となるが、水撃力Ｆと曲げモーメントＭがすべて相殺されるため、基礎の強度を大きくする必要がない。また、基礎と支持部材９ｂとの間にクッションゴム９ｃを挟むことで、振動の伝播を防ぐことができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態においては、回転軸６３ａを中心に回動する回転式の排水弁６３を有する水撃装置６としたが、この回転式の排水弁６３に代えて、電気制御により開閉を繰り返す開閉弁、例えば、ギロチンタイプのバルブ、回転式のバタフライバルブやボールバルブなどを用いることが可能である。駆動方式としては、電動、油圧駆動や空気圧駆動などを採用することが可能である。また、水撃弁は、極力高速で閉じるものが好ましく、例えば、電気信号が閉のとき遮断されるスプリングリターン式のバルブが好ましい。電動よりも速く作動するスプリングリターン式のバルブによれば、水撃圧力を大きくすることが可能である。
【００５６】
回転式の排水弁６３では、θとα、排水弁６３の重量、水量や水の圧力等の因子が複雑に関与するため、排水弁６３の開閉時間の制御が難しくなるが、電気制御により開閉を繰り返す開閉弁を用いることで、開閉時間を任意に設定することができ、図４および図５に示す水撃サイクルｔａの時間を制御することが可能となる。
【００５７】
また、電気制御により強制的に開閉弁を開閉するため、排水弁６３のように閉じたまま開かなくなることがなく、水撃処理を安定して継続することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の水処理装置および水処理方法は、上記バラストタンク内に供給する海水のみならず、循環浴水、プール水、下水や工場排水などの様々な水中の微生物を死滅させる水処理装置および水処理方法として有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１ バラスト水処理装置
２ バラストタンク
３ 配管
４ ポンプ
５ アキュムレータ
６ 水撃装置
６０ 導水管
６１ 弁室
６２ 排水管
６３ 排水弁
６３ａ 回転軸
６３ｂ 調整板
６４ 排水弁調整ねじ
６４ａ クッション
６５ ストッパ
７ａ，７ｂ，７ｃ バルブ
８ａ，８ｂ 配管
９ａ 結合部材
９ｂ 支持部材
９ｃ クッションゴム
１０ 排水弁強制作動装置
１１ エアーシリンダ
１２ ピストン
１３ プッシュロッド
１４ スプリング
５０ エアーシリンダ
５１ ピストン
５２ ロッド
５３ 圧力タンク
５４ 減圧弁
５５ エアーコンプレッサ
５６ ストッパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水、循環浴水、プール水、下水や工場排水などの水中の微生物を死滅させる水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶のバラストタンクに注入されたバラスト水を寄港先でそのまま船外に排出すると、バラスト水に含まれていたプランクトンやバクテリアなどの微生物が船外に流出し、水質汚染や、移入生物により生態系などへ悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、従来、このバラスト水中の微生物を死滅させることが試みられており、以下のような装置および方法が提案されている。
【０００３】
（１）衝撃水圧を発生させる方法（例えば、特許文献１，２，３，４，５参照。）
（２）高速噴流による衝撃力やキャビテーションを発生させる方法（例えば、特許文献６，７参照。）
（３）超音波の衝撃波を利用する方法（例えば、特許文献８参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開２００５−１６１２９２公報
【特許文献２】特許公開２００５−２３８０９０公報
【特許文献３】特許公開２００５−２４６１７８公報
【特許文献４】特許公開２００５−２４６１７９公報
【特許文献５】特許公開２００５−２５４１３８公報
【特許文献６】特許公開２００５−２７１６４８公報
【特許文献７】特許公開２００６−２７２１４７公報
【特許文献８】特許公開２００６−００７１８４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、これらの装置および方法を実現するためには、設備が非常に大掛かりなものとなり、コスト上の問題から実用化は困難である。
【０００６】
そこで、本発明においては、大きな動力を必要とせず、バラスト水などの水中の微生物を死滅させることが可能な水処理装置および水処理方法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】
【０００７】
本発明の水処理装置は、微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられ、弁の急閉鎖により発生する水撃圧を配管内の水に加えて水中の微生物を破壊し、死滅させる水撃装置を有するものである。また、本発明の水処理方法は、微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられた弁の急閉鎖により水撃圧を発生し、配管内の水に加えることにより、水中の微生物を破壊し、死滅させることを特徴とする。
【０００８】
これらの発明によれば、微生物を含む水に水撃圧を加えることで、水撃作用により水中の微生物が破壊され、死滅する。なお、水撃（水鎚、水槌、ウォーターハンマー）作用とは、導管内の水流を急に締め切ったときに、水流の慣性によって導管内に衝撃水圧が発生する現象である。
【０００９】
また、本発明の水処理装置は、配管の途中に設けられたポンプまたはバルブと水撃装置との間にはアキュムレータを有することが望ましい。これにより、水撃装置により発生する水撃圧をアキュムレータが吸収し、配管の途中に設けられたポンプやバルブが水撃圧の影響を受けるのを防止することができる。
【００１０】
また、配管は、途中で１８０°反転させて並列に配設されたものであることが望ましい。これにより、水の流れ方向を変える前後の配管に発生する水撃力を相殺することができる。
【００１１】
ここで、水撃装置は、弁室と、弁室に水を導入する導水管とを有し、弁は、弁室の下流側に回動可能に支持され、導水管から導入される水の運動エネルギーにより閉じ、弁室内の水に水撃圧を加えるとともに、水撃圧が弁室から導水管内へ伝播すると再び開くことを繰り返す排水弁である構成とすることができる。これにより、導水管から導入される水の運動エネルギーを利用して水撃装置が作動する。
【００１２】
また、水撃装置は、弁を強制的に閉じるアクチュエータを有する構成とすることができる。これにより、上述の水の運動エネルギーを利用して作動させるよりも早く弁を閉じることが可能となり、より大きな水撃圧を発生させることが可能となる。
【００１３】
また、弁は、電気制御により開閉を繰り返すものとすることができる。これにより、上述の水の運動エネルギーを利用して作動させる弁よりも確実に弁を開閉させることが可能となり、水撃処理を安定して継続することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
（１）微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられた弁の急閉鎖により水撃圧を発生し、配管内の水に加えることにより、水中の微生物を破壊し、死滅させる構成により、大きな動力を必要とせず、また、薬剤などを使用することなく、バラスト水などの水中の微生物を破壊し、死滅させることができるので、環境に悪影響を及ぼすことのなく、安価に水処理を行うことが可能となる。
【００１５】
（２）配管の途中に設けられたポンプまたはバルブと水撃装置との間にはアキュムレータを有することにより、配管の途中に設けられたポンプやバルブが水撃圧の影響を受けるのを防止することができ、ポンプやバルブの誤動作や破壊を防止することができる。
【００１６】
（３）配管が、途中で１８０°反転させて並列に配設されたものであることにより、水の流れ方向を変える前後の配管に発生する水撃力を相殺して、配管を設置する基礎への負担を抑えることができ、基礎の強度を大きくする必要がなくなる。
【００１７】
（４）水撃装置が、弁室と、弁室に水を導入する導水管とを有し、弁は、弁室の下流側に回動可能に支持され、導水管から導入される水の運動エネルギーにより閉じ、弁室内の水に水撃圧を加えるとともに、水撃圧が弁室から導水管内へ伝播すると再び開くことを繰り返す排水弁である構成により、導水管から導入される水の運動エネルギーを利用して水撃装置が作動し、無動力により水撃処理を行うことが可能となり、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００１８】
（５）水撃装置が、弁を強制的に閉じるアクチュエータを有する構成により、水の運動エネルギーを利用して作動させるよりも早く弁を閉じることが可能となり、より大きな水撃圧を発生させて、効率良く水撃処理を行うことが可能となる。
【００１９】
（６）弁が、電気制御により開閉を繰り返すものであることにより、水の運動エネルギーを利用して作動させる弁よりも確実に弁を開閉させることが可能となり、水撃処理を安定して継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態におけるバラスト水処理装置のブロック図である。
【図２】図１の水撃装置の概略構成図である。
【図３】図２の弁室の拡大断面図である。
【図４】臨界速度と水撃圧との関係を示す図である。
【図５】別の臨界速度と水撃圧との関係を示す図である。
【図６】排水弁強制作動装置の構成を示す断面図である。
【図７】アキュムレータの構成を示す断面図である。
【図８】配管例を示す図である。
【図９】別の配管例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明の実施の形態におけるバラスト水処理装置のブロック図、図２は図１の水撃装置の概略構成図、図３は図２の弁室の拡大断面図である。
【００２２】
図１において、本発明の実施の形態におけるバラスト水処理装置１は、バラストタンク２へバラスト水としての海水を通水する配管３の途中に設けられるものであり、ポンプ４、アキュムレータ５、水撃装置６やバルブ７ａ，７ｂ，７ｃ等により構成されている。ポンプ４は、海水を、水撃装置６を通じてバラストタンク２へ送り込むためのものである。バルブ７ａは配管３の途中のポンプ４と水撃装置６との間に設けられている。バルブ７ｂは配管３の静圧を抜く配管８ａの途中に設けられている。バルブ７ｃはポンプ４の吐出水をバイパスする配管８ｂの途中に設けられている。
【００２３】
アキュムレータ５は、配管３の途中のポンプ４およびバルブ７ａ〜７ｃと水撃装置６との間に設けられている。アキュムレータ５は、水撃装置６により発生する水撃圧を吸収することにより、ポンプ４やバルブ７ａ〜７ｃに水撃圧の影響を受けないようにするためのものである。なお、ポンプ４は、より確実に水撃圧の影響を受けないようにするため、「非定容積型ポンプ」を使用することが望ましい。
【００２４】
水撃装置６は、図２に示すように導水管６０、弁室６１、排水管６２、排水弁６３、排水弁調整ねじ６４およびストッパ６５を有する。排水弁６３は、下方に設けられた回転軸６３ａによって、弁室６１内の下流側に回動可能に支持されている。
【００２５】
水撃装置６は、初期状態では排水弁６３が開いており、ポンプ４により配管３を通じて導水管６０から海水が入ってくると、その運動エネルギーにより排水弁６３を閉じさせる。この排水弁６３が閉じたときに自重で開きやすいように、排水弁６３には、図３に示すように複数枚の調整板６３ｂを設けて、その重量が調整されている。また、排水弁調整ねじ６４は、排水弁６３が開いたときの傾斜角度θを調整するためのものであり、排水弁６３が当接する先端部分には緩衝用のクッション６４ａが設けられている。
【００２６】
排水弁６３が閉じると、導水管６０内の流水の運動量によって水撃作用が起き、弁室６１内の海水に水撃圧が加えられ、海水中の微生物が破壊され、死滅する。そして、水撃圧が弁室６１内から導水管６０内を経て配管３へ抜けると、排水弁６３は再び開き、上記過程が繰り返される。処理後の海水は、排水管６２からバラストタンク２へ供給される。
【００２７】
なお、通常、水撃装置６が作動するとき、水撃圧の反動（反作用）のタイミングによっては排水弁６３が閉じたままになることがある。その場合、排水弁６３に静圧がかかり、排水弁６３は動かなくなるので、図１に示すバルブ７ａを閉、バルブ７ｂを開にして静圧を解放する。その際、バルブ７ａ，７ｂの開閉に伴い、ポンプ４をオン（駆動）−オフ（停止）しても良いが、頻繁にオン−オフを繰り返すと、ポンプ４のモータが発熱することがあるため、本実施形態においては、ポンプ４は停止せずに、バルブ７ｃを開にして海水をポンプ４の吸い込み側にバイパスする。このとき、ポンプ４をインバータ制御することにより、回転数を小さくして省エネルギー運転することも可能である。
【００２８】
ここで、水撃装置６の動作について詳細に説明する。排水弁６３が開いている状態で、水の速度がＶａ（臨界速度）に達したとき、排水弁６３は閉じる方向に動き始める。すると、さらに水流の動圧を受けて排水弁６３は加速的に閉じる動きをする。そして弁が閉じた瞬間、水流は完全に停止する。このとき、大きな水撃圧（Ｐａ）が発生する。
【００２９】
以下に理論的に説明する。
質量ｍの物質が加速度ａで動いているときの力Ｆは、
Ｆ＝ｍ×ａ（ニュートンの運動方程式）
で表わされる。
ここで、微小時間（Δｔ）の間に、微小速度変化（Δｖ）したときの加速度は、
ａ＝Δｖ÷Δｔ
で表わされるので、
Ｆ＝ｍ×ａ＝ｍ×Δｖ÷Δｔ
となる。
【００３０】
上式を変形すると
Ｆ×Δｔ＝ｍ×Δｖ
となる。
すなわち、アキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３内の水の質量をｍとすると、水の速度が短時間（Δｔ）でゼロとなるときの運動量変化（ｍ×Δｖ）は、水に加えられた力積（Ｆ×Δｔ）に等しいことを意味する。
【００３１】
また、質量ｍは海水密度γ、アキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３の長さＬ、配管断面積Ａより、
ｍ＝γ×Ｌ×Ａ
と表わされるので、
排水弁６３に働く力（Ｆ）は、
Ｆ＝γ×Ｌ×Ａ×Δｖ÷Δｔ
となり、
速度変化Δｖ（≒Ｖａ）より、
Ｆ≒γ×Ｌ×Ａ××Ｖａ÷Δｔ
となる。
【００３２】
これにより、Δｖ（≒Ｖａ）が大きく、Δｔが小さいほど、排水弁６３に働く力（Ｆ）は大きくなることが分かる。この水に加えられた力（Ｆ）は、水撃圧（Ｐａ）という形で圧力波となって、水の中を音速で伝わって行く。このときアキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３に入っている海水中の微生物が破壊され、死滅する。
【００３３】
なお、水撃圧Ｐａは、次式のように、アキュムレータ５から水撃装置６までの間の配管３の長さに一次比例することが分かる。
Ｐａ＝Ｆ÷Ａ＝（γ×Ｌ×Ａ×Ｖａ÷Δｔ）÷A＝γ×Ｌ×Ｖａ÷Δｔ
【００３４】
また、水撃圧発生直後、水に加えられた力（Ｆ）の反動（反作用）により、瞬間的に排水弁６３近傍の水は負圧状態となる。このとき、排水弁６３は自重により開く動きをする。すると、再び水が流れ出し、徐々に速度を増して水の速度が臨界速度（Ｖａ）に達したとき、再び排水弁６３は閉じて水撃圧（Ｐａ）が発生する。水撃装置６は、このような状態を無限に繰り返す（図４参照。）。
【００３５】
ここで、ポンプ圧力（ΔＰ）と流速（Ｖ）の関係は、次式で表わされる（配管が直管の場合）。
ΔＰ＝λ×γ×Ｖ2×Ｌ÷（２×ｇ×Ｄ）
但し、λ：配管の摩擦抵抗、γ：水の密度、ｇ：重力加速度、Ｌ：配管長さ、Ｄ：配管径である。
【００３６】
実際の配管では、エルボやバルブなどの抵抗が付加されるが、ポンプ圧力と配管条件が決まれば、水の流速は一義的に決まる。このときの流速が、この配管条件での最大流速（Ｖｍａｘ）となる。水撃圧が発生する臨界速度（Ｖａ）をできるだけ、この最大流速（Ｖｍａｘ）に近づけるように水撃サイクルｔａを長くすれば、水撃圧（Ｐａ）が大きくなり、また水処理能力も大きくなる。
【００３７】
このＶａ、Δｔは、排水弁６３の重量（Ｗ）と弁室設置角度（α）、排水弁取付角度（θ）を調整することによって変えることができる。排水弁調整ねじ６４でθを大きくすればＶａは大きく、すなわち水撃圧Ｐａも大きくなるが、大きくし過ぎると排水弁６３が動かなく（閉じなく）なる。また、αを大きくすれば、排水弁６３の戻り（開き）が早くなる（最大９０°）。排水弁６３の重量は、調整板６３ｂの枚数を増減することにより調整することができる。
【００３８】
なお、水中微生物を破壊し、死滅させるための水撃圧Ｐａは、実験より５ＭＰａ以上、排水弁作動時間Δｔ＝０．０２５秒以下、昇圧速度Ｐａ／Δｔ＝２００ＭＰａ／秒以上とすることが好ましい。
【００３９】
上記構成のバラスト水処理装置１によれば、バラストタンク２へ配管３を通じてポンプ４により供給する海水に水撃装置６により水撃圧を加えることで、水撃作用により水中の微生物が破壊され、死滅する。したがって、バラストタンク２には微生物が死滅した海水が注入されるため、このバラストタンク２に注入された海水を寄港先で船外へ排出しても、環境に悪影響を及ぼすことがない。すなわち、本実施形態におけるバラスト水処理装置１では、極めて単純な排水弁６３の開閉による水撃圧により、水中の微生物を破壊、死滅させることが可能であり、安価に水処理を行うことが可能である。
【００４０】
また、このバラスト水処理装置１では、水撃装置６が導水管６０から導入される水の運動エネルギーを利用して作動し、無動力により水撃処理を行うことが可能であるため、ランニングコストを低く抑えることが可能となっている。
【００４１】
次に、排水弁６３が閉じたままで水撃処理が継続できない場合のバルブ７ａ，７ｂ，７ｃの操作について説明する。
【００４２】
バルブ７ａが閉、バルブ７ｂが開、バルブ７ｃが開の時間をｔ１，排水弁６３の作動タイミング（水撃装置６に水が流入開始してから排水弁６３が動作するまでの時間）をｔ２とすると、図５に示すような水撃サイクルｔａ（＝Δｔ＋ｔ１＋ｔ２）になる。しかし、水撃時間Δｔと排水弁６３が作動するタイミングｔ２は、排水弁調整ねじ６４で概略決められるが、成り行きに任せている面がある。そこで、積極的に水撃時間Δｔとｔ２、ひいては水撃サイクルｔａを制御するため、排水弁６３を強制的に閉じるアクチュエータを設けることが好ましい。
【００４３】
図６は、この排水弁６３を強制的に閉じるアクチュエータとしての排水弁強制作動装置の構成を示す断面図である。図６に示す排水弁強制作動装置１０は、エアーシリンダ１１と、エアーシリンダ１１内で摺動するピストン１２と、ピストン１２に固定され、ピストン１２とともに動作するプッシュロッド１３と、プッシュロッド１３を元の位置へ復帰させるためのスプリング１４とを備えている。なお、この場合の排水弁６３の傾斜角度θは、ほぼ０°としている。
【００４４】
この排水弁強制作動装置１０では、排水弁６３を作動させるタイミングでプッシュロッド１３を伸長させるようにエアーシリンダ１１の室１１ａにエアーを供給する。これにより、プッシュロッド１３が押し出され、排水弁６３を強制的に閉じる。その後、エアー供給が停止されると、スプリング１４の復元力によってプッシュロッド１３は元の位置へ復帰するとともに、排水弁６３が開く。
【００４５】
このように、排水弁６３の傾斜角度θをほぼ０°とし、ｔ２時間で排水弁強制作動装置１０を強制的に作動させて，排水弁６３を水流に乗るまで起伏させることにより，ほぼ水撃サイクルｔａを制御することが可能となる。これにより、水撃時の流速Ｖａを設置時の配管条件での最大流速（Ｖｍａｘ）に近づけることができ、より大きな水撃圧で、確実に水中微生物を破壊し、死滅させることができる。
【００４６】
なお、この例ではエアーシリンダ１１を用いた排水弁強制作動装置１０により排水弁６３を強制的に閉じているが、これに限定されるものでなく、電磁コイルによる反発力で排水弁を作動させる等のアクチュエータを使用することも可能である。
【００４７】
次に、アキュムレータ５の例について説明する。図７はアキュムレータ５の構成を示す断面図である。
【００４８】
図７に示すアキュムレータ５は、配管３を分岐してエアーシリンダ５０を接続したものである。エアーシリンダ５０には、このエアーシリンダ５０内で摺動するピストン５１と、ピストン５１に固定され、ピストン５１とともに動作するロッド５２とが設けられている。また、ロッド５２側の室５０ａには、配管３内の水流の最大圧力（０．３ＭＰａ）より少し高い圧力（０．４ＭＰａ）のエアーが充填された圧力タンク５３が接続されている。この圧力タンク５３には、減圧弁５４を介してエアーコンプレッサ５５からエアーが供給されている。
【００４９】
排水弁６３の作動により配管３内に水撃圧が発生すると、ピストン５１が急速に作動し、ロッド５２側の室５０ａ内のエアーが圧縮される。これにより、配管３内の水撃圧を緩和し、ポンプ４やバルブ７ａ〜７ｃが水撃圧の影響を受けるのを防止する。水撃圧が緩和されると、この圧縮エアーにより、ピストン５１がストッパ５６の位置（元の位置）に戻る。すなわち、本実施形態におけるバラスト水処理装置１では、このアキュムレータ５により、ポンプ４やバルブ７ａ〜７ｃの誤動作や破壊を防止している。
【００５０】
なお、本実施形態では、ピストン型のアキュムレータ５を示したが、これに限ることはなく、ダイヤフラム式のアキュムレータでも良い。また、エアーの代りに窒素を使用しても良い。この場合、エアーコンプレッサ５５に代えて窒素ボンベを使用する。
【００５１】
次に、配管３が、途中に水の流れ方向を１８０°変えるように配設された例について、図８および図９を参照して説明する。
【００５２】
水撃装置６により発生させる水撃は瞬間ではあるが、水の流れ方向に大きな水撃力を発生するため、バラスト水処理装置１を設置する基礎の強度を十分に確保する必要がある。そのため、配管３を途中で１８０°反転させてほぼ同じ長さで並列に配設し、それぞれの水撃力Ｆを相殺するように構成することが好ましい。
【００５３】
図８は配管３を途中で１８０°反転させ、上配管３ａおよび下配管３ｂとして上下に並列に配設した例を示している。水撃装置６により発生した水撃力Ｆは、上配管３ａでは図の右方向に作用し、下配管３ｂでは図の左方向に作用するが、これらの上配管３ａおよび下配管３ｂにより水撃力Ｆを相殺している。これにより、配管３を設置する基礎への負担を抑えることができ、基礎の強度を大きくする必要がなくなる。但し、上配管３ａと下配管３ｂとの距離Ｌにより、曲げモーメントＭ（＝Ｆ×Ｌ）が発生するので、この曲げモーメントＭに耐えうるように、上配管３ａおよび下配管３ｂは結合部材９ａにより結合し、支持部材９ｂにより基礎に支持しておく。
【００５４】
図９は配管３を途中で３回１８０°反転させ、配管３ｃ−１，３ｃ−２，３ｃ−３，３ｃ−４として上下左右に並列に配設した例を示している。なお、図示例では、並列された配管３は、図８の例と同様に上下および左右を結合部材９ａにより結合し、支持部材９ｂにより基礎に支持している。この例では、圧力の大きいポンプ４が必要となるが、水撃力Ｆと曲げモーメントＭがすべて相殺されるため、基礎の強度を大きくする必要がない。また、基礎と支持部材９ｂとの間にクッションゴム９ｃを挟むことで、振動の伝播を防ぐことができる。
【００５５】
なお、上記実施の形態においては、回転軸６３ａを中心に回動する回転式の排水弁６３を有する水撃装置６としたが、この回転式の排水弁６３に代えて、電気制御により開閉を繰り返す開閉弁、例えば、ギロチンタイプのバルブ、回転式のバタフライバルブやボールバルブなどを用いることが可能である。駆動方式としては、電動、油圧駆動や空気圧駆動などを採用することが可能である。また、水撃弁は、極力高速で閉じるものが好ましく、例えば、電気信号が閉のとき遮断されるスプリングリターン式のバルブが好ましい。電動よりも速く作動するスプリングリターン式のバルブによれば、水撃圧力を大きくすることが可能である。
【００５６】
回転式の排水弁６３では、θとα、排水弁６３の重量、水量や水の圧力等の因子が複雑に関与するため、排水弁６３の開閉時間の制御が難しくなるが、電気制御により開閉を繰り返す開閉弁を用いることで、開閉時間を任意に設定することができ、図４および図５に示す水撃サイクルｔａの時間を制御することが可能となる。
【００５７】
また、電気制御により強制的に開閉弁を開閉するため、排水弁６３のように閉じたまま開かなくなることがなく、水撃処理を安定して継続することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の水処理装置および水処理方法は、上記バラストタンク内に供給する海水のみならず、循環浴水、プール水、下水や工場排水などの様々な水中の微生物を死滅させる水処理装置および水処理方法として有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１ バラスト水処理装置
２ バラストタンク
３ 配管
４ ポンプ
５ アキュムレータ
６ 水撃装置
６０ 導水管
６１ 弁室
６２ 排水管
６３ 排水弁
６３ａ 回転軸
６３ｂ 調整板
６４ 排水弁調整ねじ
６４ａ クッション
６５ ストッパ
７ａ，７ｂ，７ｃ バルブ
８ａ，８ｂ 配管
９ａ 結合部材
９ｂ 支持部材
９ｃ クッションゴム
１０ 排水弁強制作動装置
１１ エアーシリンダ
１２ ピストン
１３ プッシュロッド
１４ スプリング
５０ エアーシリンダ
５１ ピストン
５２ ロッド
５３ 圧力タンク
５４ 減圧弁
５５ エアーコンプレッサ
５６ ストッパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられ、弁の急閉鎖により発生する水撃圧を前記配管内の水に加えて水中の微生物を破壊し、死滅させる水撃装置を有する水処理装置。
【請求項２】
前記水撃圧は５ＭＰａ以上、かつ昇圧速度は２００ＭＰａ／秒以上である請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記配管の途中に設けられたポンプまたはバルブと前記水撃装置との間にアキュムレータを有する請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記配管は、バラストタンクへ水を注水する配管である請求項１から３のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項５】
前記配管は、途中で１８０°反転させて並列に配設されたものである請求項１から４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項６】
前記水撃装置は、弁室と、前記弁室に前記水を導入する導水管とを有し、前記弁は、前記弁室の下流側に回動可能に支持され、前記導水管から導入される前記水の運動エネルギーにより閉じ、前記弁室内の水に水撃圧を加えるとともに、前記水撃圧が前記弁室から前記導水管内へ伝播すると再び開くことを繰り返す排水弁である請求項１から５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項７】
前記水撃装置は、前記弁を強制的に閉じるアクチュエータを有する請求項１から５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項８】
前記弁は、電気制御により開閉を繰り返すものである請求項１から５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項９】
微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられた弁の急閉鎖により水撃圧を発生し、前記配管内の水に加えることにより、水中の微生物を破壊し、死滅させる水処理方法。
【請求項１】
微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられ、弁の急閉鎖により発生する水撃圧を前記配管内の水に加えて水中の微生物を破壊し、死滅させる水撃装置を有する水処理装置。
【請求項２】
前記水撃圧は５ＭＰａ以上、かつ昇圧速度は２００ＭＰａ／秒以上である請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記配管の途中に設けられたポンプまたはバルブと前記水撃装置との間にアキュムレータを有する請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記配管は、バラストタンクへ水を注水する配管である請求項１から３のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項５】
前記配管は、途中で１８０°反転させて並列に配設されたものである請求項１から４のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項６】
前記水撃装置は、弁室と、前記弁室に前記水を導入する導水管とを有し、前記弁は、前記弁室の下流側に回動可能に支持され、前記導水管から導入される前記水の運動エネルギーにより閉じ、前記弁室内の水に水撃圧を加えるとともに、前記水撃圧が前記弁室から前記導水管内へ伝播すると再び開くことを繰り返す排水弁である請求項１から５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項７】
前記水撃装置は、前記弁を強制的に閉じるアクチュエータを有する請求項１から５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項８】
前記弁は、電気制御により開閉を繰り返すものである請求項１から５のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項９】
微生物を含む水を通水する配管の途中に設けられた弁の急閉鎖により水撃圧を発生し、前記配管内の水に加えることにより、水中の微生物を破壊し、死滅させる水処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０３１７７（Ｐ２０１３−１０３１７７Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８９４６（Ｐ２０１１−２４８９４６）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【特許番号】特許第５０５８３７１号（Ｐ５０５８３７１）
【特許公報発行日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【出願人】（５１１０５７６７４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【特許番号】特許第５０５８３７１号（Ｐ５０５８３７１）
【特許公報発行日】平成２４年１０月２４日（２０１２．１０．２４）
【出願人】（５１１０５７６７４）
【Ｆターム（参考）】
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