JP2011206745A - バラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バラスト水処理装置の容量を必要容量のみを処理できる容量とすることができ、設備設計の合理化を図ることのできるバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置の提供。
【解決手段】バラスト水移送手段と、バラスト水処理装置４とを備え、バラスト水の注水時、バラスト水移送手段の駆動によって取水されたバラスト水をバラスト水処理装置４によって処理した後にバラストタンク２内に注水し、バラスト水の排水時、バラスト水移送手段の駆動によってバラストタンク２内のバラスト水をバラスト水処理装置４を経由することなく船外に排水するようにした船舶のバラスト水注排水装置において、前記バラスト水移送手段は、バラスト水の排水時に駆動する第１の駆動モードと注水時に駆動する第２の駆動モードの少なくとも２つの切り替え可能な駆動モードを有し、前記第２の駆動モードは前記第１の駆動モードよりも流量が小さいことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バラスト水をバラストタンク内に張り込む際に処理を行うバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置に関する。

貨物運搬船や鉱石運搬船等のように荷役運搬を行う船舶は、航行時の船体の安定を保つために、船内にバラストタンクを備え、積載量に応じたバラストタンク内へのバラスト水の注水及び船外への排水を共通のバラストポンプの駆動によって行うようにしている。

このようにバラストタンクが装備された船舶（貨物槽にバラスト水を張水する船舶も含む。）では、国際海事機構（ＩＭＯ）において採択された「船舶のバラスト水及び沈殿物の規定及び管理のための条約」によって、バラスト水中に含まれる水生生物等を基準値以下に殺減処理するためのバラスト水処理装置の設置が義務付けられるようになった。バラスト水処理装置としては、オゾンを用いて水生生物等を殺減処理するもの、スリット板を用いて水がスリットを通過した際に発生するせん断現象によって水生生物等を殺減処理するもの、塩素や過酸化水素等の活性物質によってバラスト水中の水生生物等を殺減処理するもの、これらを組み合わせたもの等、様々な種類が提案されている。

バラスト水処理装置を備えた船舶には、このようなバラスト水処理装置を、シーチェストとバラストタンクとの間に介設することにより、バラスト水をバラストタンク内に注水する際に処理を行うようにしたものがある。

図１はこのようなバラスト水注排水装置の一例を示しており、図中、１はシーチェスト、２はバラストタンク、３はシーチェスト１とバラストタンク２とをつなぐ主配管、４は主配管３の途中に介設されたバラスト水処理装置、５はシーチェスト１からバラスト水を取水し、バラストタンク２に向けて移送する渦巻きポンプからなるバラストポンプ、６はバラストポンプ５とバラスト水処理装置４との間から分岐する排水管６、７は排水管６を通って船外にバラスト水を排出するための排水口、８はバラストタンク２内のバラスト水を排水口７から排水する際にバラスト水処理装置４を迂回するためのバイパス管、９はバラストポンプ５の駆動を制御する制御装置、Ｖ１〜Ｖ３は開閉弁である。

注水時のバラスト水は、バラストポンプ５の駆動によってシーチェスト１から主配管３を通り、バラスト水処理装置４に移送され、このバラスト水処理装置４で処理（水生生物等の殺減処理）された後、バラストタンク２内に至る。また、排水時のバラスト水は、バラストタンク２内からバイパス管８を通り、バラスト水処理装置４を迂回してバラストポンプ５の吸込み側に戻り、バラストポンプ５の駆動によって排水管６を通って排水口７から船外に排出される。

この場合、バラスト水処理装置４の容量（単位時間当たりの処理量）は、バラストポンプ５の容量（定格容量）と同容量となるように設計されている。

実用新案登録第３０３０７２６号公報

ところで、バラストタンクを有する船舶のバラストモードには、バラスト水をバラストタンク内に注水するモードと、バラストタンク内のバラスト水を船外に排水するモードとがある。これらのいずれのモードにおいてもバラストポンプを駆動させてバラスト水の移送を行うが、このバラストポンプの容量は、バラスト水の排水時を基準としており、バラストタンク内のバラスト水を規定時間内に船外に排水できるように決定されている。

その理由は、バラスト水の排水は、船舶への積荷の積載作業開始前もしくは作業中に行われ、その排水完了までの時間は、積荷作業のスケジュール及び船舶の運航スケジュールに支障を来す（遅れを生じる）ことのないように厳格に規定される必要があるが、バラストポンプには、通常、それほど高揚程が要求されないことや低コスト化の観点等から渦巻きポンプが使用されることから、バラスト水の注水時は、常に喫水による押し込み圧がバラストポンプの吸込み側に掛っているため、同一のバラストポンプを使用しても排水時に比較して容量が多く出るようになっており、排水時に比較して短時間でバラストタンク内を満たすことができるからである。

これを図４を用いて説明する。ここでは、バラスト水を排水する際の規定時間（ｔｄ）を満たすために決定されたバラストポンプ要目の容量（定格容量）をＱｄｃ、ポンプ回転数をＲｄｃとする。

バラスト水の排水時、バラストタンク内のバラスト水位がＡからＢ（図１参照）に低下するのに応じて、バラストポンプの運転容量はＱｄ’〜 Ｑｄとなるため、平均ポンプ運転流量は、Ｑｄｃよりも若干少ないＱｄａとなる。このとき、ポンプ回転数（Ｒｄ）は、Ｒｄ＝Ｒｄｃである。

一方で、バラスト水の注水時のポンプ運転容量（Ｑｓ）とポンプ回転数（Ｒｓ）の関係は、上述の如く押し込み圧が常にあることから、常にＱｓ＝Ｑｄｃを維持することができる（実際にはＱｄｃ＜Ｑｓとなるが、弁の開度によりＱｓを絞ってＱｓ＝Ｑｄｃとすることができる。）。このとき、ポンプ回転数（Ｒｓ）については、Ｒｄ＝Ｒｄｃ＝Ｒｓである。

結果として、バラスト水の注水時間（ｔｓ）は、ｔｄ＞ｔｓとなり、計画よりも余裕が生じることになる。換言すれば、ｔｄ＝ｔｓとすれば、注水時のバラストポンプは、排水時に比較して小さな容量で済むということになる。

ところが、従来、バラスト水処理装置の容量は、それがバラスト水の注水時にのみ使用されるものであるにも関わらず、排水時を基準として決定されたバラストポンプの容量（定格容量）と同容量となるように設計されているため、実際には過大な容量となってしまっている。このことにより、従来のバラスト水注排水装置に設けられるバラスト水処理装置は無駄に大型化し、設備コスト及び設置スペースが無駄に増加した非合理的なバラスト水注排水装置とならざるを得なくなっていた。

そこで、本発明は、バラスト水処理装置を使用するバラスト水の注水時のバラストポンプ容量を排水時とは独立して設定できるようにすることにより、バラスト水処理装置の容量を必要容量のみを処理できる容量とすることができ、設備設計の合理化を図ることのできるバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
バラスト水を移送するバラスト水移送手段と、バラスト水を処理するバラスト水処理装置とを備え、バラスト水の注水時、前記バラスト水移送手段の駆動によって取水されたバラスト水を前記バラスト水処理装置によって処理した後にバラストタンク内に注水し、バラスト水の排水時、前記バラスト水移送手段の駆動によって前記バラストタンク内のバラスト水を前記バラスト水処理装置を経由することなく船外に排水するようにした船舶のバラスト水注排水装置において、
前記バラスト水移送手段は、バラスト水の排水時に駆動する第１の駆動モードと注水時に駆動する第２の駆動モードの少なくとも２つの切り替え可能な駆動モードを有し、前記第２の駆動モードは前記第１の駆動モードよりも流量が小さいことを特徴とするバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。

（請求項２）
前記バラスト水移送手段は、前記第１の駆動モードと前記第２の駆動モードとで流量可変に構成された１基のバラストポンプと、該バラストポンプの流量を切り替える制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。

（請求項３）
前記バラスト水移送手段は、並列的に設けられた前記第１の駆動モード用のバラストポンプ及び前記第２の駆動モード用のバラストポンプと、バラスト水の流路をこれらバラストポンプのうちのいずれを通る流路にするかを切り替える制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。

（請求項４）
前記バラスト水移送手段は、それぞれ流量の異なる並列的に設けられた複数のバラストポンプと、前記複数のバラストポンプのうちで使用するバラストポンプの数を前記第１の駆動モードと前記第２の駆動モードとで切り替える制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。

本発明によれば、バラスト水処理装置を使用するバラスト水の注水時のバラストポンプ容量を排水時とは独立して設定でき、バラスト水処理装置の容量を必要容量のみを処理できる容量とすることができて設備設計の合理化を図ることができる。

バラスト水処理装置を搭載する船舶のバラスト水注排水装置の一例を示す構成図 本発明において使用されるバラストポンプの性能曲線を示すグラフ 本発明において使用されるバラストポンプの配置構成の一例を示す構成図 従来のバラストポンプの性能曲線を示すグラフ

本発明に係るバラスト水処理装置を搭載する船舶のバラスト水注排水装置の構成図は、図１で示した通りであるので、ここでの詳細な説明は省略する。

本発明は、このようなバラスト水注排水装置において、バラスト水移送手段が、バラスト水の船外排水時に駆動する第１の駆動モードと、バラスト水のバラストタンク２への注水時に駆動する第２の駆動モードとの少なくとも２つの切り替え可能な駆動モードを有しており、且つ、第２の駆動モードは第１の駆動モードよりも流量が小さいことを特徴としている。

バラスト水移送手段は、バラスト水を移送するためのバラストポンプ、バラスト水をバラストポンプに通過させるための配管、バラストポンプの駆動や配管中に設けられる開閉弁や切り替え弁等の弁の開閉動作を制御する制御装置を包含する。

本発明において、バラストポンプには非容積式のポンプが用いられ、具体的には遠心ポンプが用いられる。より具体的には渦巻きポンプが好ましく用いられる。

図１では、このようなバラスト水移送手段が、主配管３の途中に介設された１基のバラストポンプ５とこのバラストポンプ５の駆動を制御する制御装置９とを備える例を示している。この場合、バラストポンプ５は、１基で流量の異なる第１の駆動モードと第２の駆動モードのいずれかで駆動を行うことができるようにする必要があるため、制御装置９によって流量が可変となるように構成される。

このように１基で流量を可変とすることができるバラストポンプ５としては、極数変換方式やサイリスタ制御方式等の速度制御機能を有するバラストポンプを用いることができる。

バラストポンプ５の容量を決定するに当たっては、排水時の駆動モードである第１の駆動モードで駆動させた場合に、バラストタンク２内のバラスト水を規定時間内に船外に排水できるように決定される。例えば、バラストタンク２内のバラスト水容量が６００００ｍ^３である場合、これを１２時間以内の排水時間で船外に排出させる必要があるとすると、バラストポンプ５の容量は、第１の駆動モードでは少なくとも５０００ｍ^３／ｈの容量が必要となる。

一方、注水時の駆動モードである第２の駆動モードは、第１の駆動モードとは独立して該第１の駆動モードで駆動させた場合の流量よりも小さい任意の流量となるように設定することができる。従って、従来では、バラストポンプ５の容量が例えば上述のように５０００ｍ^３／ｈで固定されている場合、バラスト水処理装置４の容量もそれと同容量で計画される必要があったが、本発明によれば、注水時に使用されるバラスト水処理装置４の容量を、排水時より小さい注水時の流量によって決定することができるようになる。

すなわち、図２のグラフに示すように、バラストポンプ５を第１の駆動モードで駆動させる排水時は、ポンプ運転容量はバラストタンク２内のバラスト水を規定時間（ｔｄ）内に船外に排水できるように決定される点で、図４で示した従来のバラストポンプと同じであるが、本発明では、バラスト水の注水時、制御装置９の制御によってバラストポンプ５のポンプ運転容量（Ｑｓ）を第１の駆動モードよりも下げた第２の駆動モードとするために任意のポンプ回転数（Ｒｓ）に変化させる。これにより、注水時のバラストポンプ５の流量は、排水時のそれよりも小さくなる。

例えば、注水時のポンプ運転容量（Ｑｓ）を、バラストポンプの定格容量（Ｑｄｃ）よりも小さな排水時の平均運転容量（Ｑｄａ）と同値となるように決定し、注水時のポンプ要目の容量（Ｑｓｃ）を定めることにより、バラスト水処理装置４の要目もＱｓｃと同値で計画することができ、それだけバラスト水処理装置４の容量を小さく設計することができる。

このため、本発明におけるバラスト水処理装置４は、バラスト水の注水時に処理する必要容量のみを処理できる容量であれば足り、従来に比べてバラスト水処理装置４の小型化が可能となり、設備設計の合理化を図ることができる。

特に、バラスト水の注水時間が排水時間に対して長くなっても構わない船舶にとっては、注水時のポンプ容量をより小さくすることにより、バラスト水処理装置４のより一層の小型化、設備設計の合理化を可能とすることができる。さらに、バラスト水処理装置４の要目からバラスト水処理装置そのものの電力及びバラストポンプ駆動モータを小さくすることかできるので、これらに電力を供給する発電機容量も小さくすることができるようになる。

図３は、バラスト水移送手段の別の態様を示している。

ここでは、２つのバラストポンプ５１、５２が、分岐配管３１、３２によって主配管３に並列的に接続されている。各分岐配管３１、３２にはそれぞれバラストポンプ５１、５２の吸込み側に、各分岐配管３１、３２の流路を開閉する開閉弁Ｖａ、Ｖｂが設けられており、制御装置９によって開閉弁Ｖａ、Ｖｂが選択的に開閉制御されることで、主配管３を流れるバラスト水の流路が、バラストポンプ５１を通る分岐配管３１側の流路か、バラストポンプ５２を通る分岐配管３２側の流路かのいずれかに切り替えられるようになっている。

ここで、一方のバラストポンプ５１は、バラスト水の排水時に使用する第１の駆動モード用のバラストポンプであり、他方のバラストポンプ５２は、バラスト水の注水時に使用する第２の駆動モード用のバラストポンプである。第１の駆動モード用のバラストポンプ５１の容量は、バラストタンク２内のバラスト水を規定時間内に船外に排水できるように決定され、第２の駆動モード用のバラストポンプ５２には、バラストポンプ５１よりも低容量のバラストポンプが使用されている。

従って、このようなバラストポンプ５１、５２を備えたバラスト水注排水装置によっても、バラスト水の排水時は、バラストポンプ５１を通る分岐配管３１側の流路のみを使用することにより、従来通り規定時間内に船外に排水することができると共に、バラスト水の注水時は、バラストポンプ５２を通る分岐配管３２側の流路のみを使用することにより、排水時よりも小さな流量とすることができるため、バラスト水処理装置４の容量も注水時に駆動されるバラストポンプ５２の容量で計画することができ、それだけ小型化、合理化を図ることができる。

図３に示すように流量の異なる複数のバラストポンプ５１、５２を設ける場合、制御装置９によっていずれかのバラストポンプ５１、５２を通る流路に選択的に切り替える態様に限らず、使用するバラストポンプの数を駆動モードに応じて制御装置９によって切り替える態様としてもよい。

すなわち、排水時の第１の駆動モードでは、開閉弁Ｖａ、Ｖｂをいずれも開き、バラストポンプ５１とバラストポンプ５２とを同時に駆動させるようにする。このときの全流量が、バラストタンク２内のバラスト水を規定時間内に船外に排水できるように各バラストポンプ５１、５２の容量を決定しておく。

例えば、バラスト水を規定時間内に排水させるために必要な容量が５０００ｍ^３／ｈであるとした場合、バラストポンプ５１の容量を３０００ｍ^３／ｈ、バラストポンプ５２の容量を２０００ｍ^３／ｈとすることで、第１の駆動モード時に両バラストポンプ５１、５２を同時に駆動させてバラスト水を規定時間内に船外に排水させることができるようにする。

一方、バラスト水処理装置４を使用する注水時の第２の駆動モードでは、開閉弁Ｖａ、Ｖｂのいずれかを閉じ、いずれか一方のバラストポンプ５１又は５２のみを駆動させ、通過させるようにする。例えばバラストポンプ５１のみを駆動させることで、注水時の流量は３０００ｍ^３／ｈとなる。従って、バラスト水処理装置４の容量を、このバラストポンプ５１の容量のみで計画することができるようになり、それだけ小型化、合理化を図ることができる。

この態様では、バラストポンプは２基に限らず、３基以上としてもよい。

図３のようにバラストポンプを複数基とすると、図１の態様に比べてポンプ設置スペースが増加するように考えられるが、実際には基数を増加すれば、１基当たりのポンプ容量が小さくなり、そのためモーターも小型となるので、設置スペースはそれほど増加しない。この僅かなスペースの増加は、バラスト水処理装置４の設置スペースが無駄に増加することに比べれば無視できる範囲である。

１：シーチェスト
２：バラストタンク
３：主配管
４：バラスト水処理装置
５、５１、５２：バラストポンプ
６：排水管
７：排水口
８：バイパス管
９：制御装置
Ｖ１〜Ｖ３、Ｖａ、Ｖｂ：開閉弁

Claims (4)

1. バラスト水を移送するバラスト水移送手段と、バラスト水を処理するバラスト水処理装置とを備え、バラスト水の注水時、前記バラスト水移送手段の駆動によって取水されたバラスト水を前記バラスト水処理装置によって処理した後にバラストタンク内に注水し、バラスト水の排水時、前記バラスト水移送手段の駆動によって前記バラストタンク内のバラスト水を前記バラスト水処理装置を経由することなく船外に排水するようにした船舶のバラスト水注排水装置において、
   前記バラスト水移送手段は、バラスト水の排水時に駆動する第１の駆動モードと注水時に駆動する第２の駆動モードの少なくとも２つの切り替え可能な駆動モードを有し、前記第２の駆動モードは前記第１の駆動モードよりも流量が小さいことを特徴とするバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。
2. 前記バラスト水移送手段は、前記第１の駆動モードと前記第２の駆動モードとで流量可変に構成された１基のバラストポンプと、該バラストポンプの流量を切り替える制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。
3. 前記バラスト水移送手段は、並列的に設けられた前記第１の駆動モード用のバラストポンプ及び前記第２の駆動モード用のバラストポンプと、バラスト水の流路をこれらバラストポンプのうちのいずれを通る流路にするかを切り替える制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。
4. 前記バラスト水移送手段は、それぞれ流量の異なる並列的に設けられた複数のバラストポンプと、前記複数のバラストポンプのうちで使用するバラストポンプの数を前記第１の駆動モードと前記第２の駆動モードとで切り替える制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置を搭載した船舶のバラスト水注排水装置。