JP6439908B2

JP6439908B2 - バラスト水中の微生物殺滅装置

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Publication number: JP6439908B2
Application number: JP2014022595A
Authority: JP
Inventors: 山本　寛; 寛山本; 晶義枝川; 雅史笹井; 拓也小棚木; 博文南; 秀基永岡; 雅史西本; 隆司榊原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: US10035717B2; KR20160119186A; US20160340213A1; CN105980314A; JP2015147197A; KR101952003B1; WO2015118584A1

Description

本発明は、船舶が寄港先の海域よりバラスト水として取水した海水中に存在する微生物を殺滅する微生物殺滅装置に関する。

船舶は、積荷を搭載した時に喫水まで沈み安定し、また、プロペラスクリューも水中に沈むように設計される。したがって、積荷が搭載されていない状態では、浮力によって、浮き上がり過ぎ、船の安定性やプロペラスクリューの没水深度が確保できない。そこで、積荷を下した貨物船等は、寄港地で海水を取水し、船体内に溜めることで、喫水線を積荷が搭載された状態に近づける。この際に取水した海水をバラスト水と呼ぶ。

バラスト水は、次の寄港地まで船舶の「重り」として運ばれ、積荷の積載と共に放出される。つまり、前の寄港地の海洋生物を次の寄港地に持ち込むこととなる。このように、ある場所の生物を他の場所に移してしまうことは、自然によって育まれたその地の生態系を破壊若しくは汚染することに繋がる可能性が高い。そこで、排出するバラスト水中に含まれる生物の量の基準を定めるバラスト水条約（船舶のバラスト水および沈殿物の規制および管理のための国際条約）が、国際海事機関（ＩＭＯ）で採択されている。

この基準では、船舶から排出されるバラスト水に含まれる５０μｍ以上の生物（主として動物性プランクトン）の数が１ｍ^３中に１０個未満、１０μｍ以上５０μｍ未満の生物（主として植物性プランクトン）の数が１ｍＬ中に１０個未満、コレラ菌の数が１０ｍＬ中に１ｃｆｕ未満、大腸菌の数が１００ｍＬ中に２５０ｃｆｕ未満、腸球菌の数が１００ｍＬ中に１００ｃｆｕ未満となっている。なお、「ｃｆｕ（ｃｏｌｏｎｙｆｏｒｍｉｎｇｕｎｉｔ）」はコロニー形成単位である。

これらの基準を満たすため、バラスト水として取水した海水中の微生物は、死滅させる必要がある。海水中の微生物の殺滅方法としては、物理的・機械的に水生生物を死滅させる方法、熱により水生生物を死滅させる方法、化学薬品をバラストタンク中に注入する若しくは、塩素系物質等を発生させて水生生物を死滅させる方法等が挙げられる。

ここで、電極間に電圧を印加し電流を流して、海水を電気分解して次亜塩素ソーダを発生させる方法は、殺菌剤を供給する手間がなく、装置自体を小型化にできるというメリットがある。特許文献１には、円筒形の電極で一端から流入させた海水を電気分解による次亜塩素ソーダによる化学的な殺菌力に加え、電気ショックによる物理的な殺傷力を用いて海洋微生物を死滅させる海洋微生物殺菌装置が開示されている。

ここでは、一方の電極（カソード側）は貫通孔を有し、他方の電極は、孔のない円筒形の外面で形成されている。そして、孔に対向する他方（アノード側）の電極では、塩素ガス（もしくは次亜塩素酸）の発生点が設けられる。

特開２００９−１６０５５７号公報

微生物殺滅装置では、被処理液の処理能力（単位時間当たりに通過できる被処理液量）が高いことが要求される。被処理液中の微生物は、電極間で発生した次亜塩素酸若しくは電気的ショック等によって死滅すると考えられる。したがって、微生物を電極間に、長く留めておくことが、殺滅効率を高めることにつながると考えられる。つまり、処理能力を高くするためには、長いパスの電極が必要となる。

一方、微生物殺滅装置は、船舶の限られた空間に載置されるので、電極長さは短いことが望まれる。したがって、電極長さと被処理液の流速には、臨界点の存在が予想される。しかし、これまで対向電極の長さと被処理液の流速の関係を明確に開示したものは、見当たらない。また、電極型の殺滅装置には、スケールが蓄積することが知られている。スケールが蓄積すると、電極間の抵抗が上昇し、被処理液への電子の供給が乏しくなる。このような状況は、次亜塩素酸の発生を抑制する。結果、微生物の殺滅効果は低下する。

本発明は、上記の課題に鑑み、小型でも処理能力が高く、電極にスケールが蓄積しにくい微生物殺滅装置を提供するために想到された。特に、対向電極のどちらにも貫通孔を設け、孔同士を対向させるように配置し、被処理液を所定の流速で対向電極間を流すことで、高い殺滅効果を得ることができ、またスケールも蓄積しにくいことを見出した結果、発明を完成させたものである。

より具体的に本発明に係る微生物殺滅装置は、
一端から被処理液が流入し、他端から被処理液が流出する本体と、
前記本体中に、前記被処理液の流れと平行に配置され、互いに対向する貫通孔を有する対向電極と、前記貫通孔同士が対向するように配置し、
前記対向電極の一方に陽極を接続し、他方に陰極を接続した電圧源としては極性を切り替えない直流電圧源を使用し、
前記貫通孔は前記被処理液の流れと直角方向に複数個並べて列を構成し、前記貫通孔の前記列である貫通孔列は、前記被処理液の流れ方向に、複数列設けられ、
前記貫通孔列は、前記被処理液の流れ方向に、前記被処理液の単位流速あたり２５列以上配置され、
前記対向電極の上流側に整流板を有し、
前記貫通孔の直径は５ｍｍから２０ｍｍであり、
前記貫通孔列での前記貫通孔同士の距離は前記貫通孔の直径をφとすると０．１φから５．０φであり、
前記貫通孔列同士の間隔は０．１φから５．０φであり、
前記貫通孔は角部分のない孔である事を特徴とする。

本発明に係る微生物殺滅装置は、対向電極のどちらにも、貫通孔を設け、貫通孔同士が対向するように配置したので、対向電極間に攪拌作用が生じ、電極で発生した次亜塩素酸が対向電極間全体に行きわたる。結果、強い殺滅力を発揮することができる。また、この攪拌作用は、電極の貫通孔に付着、蓄積するスケールを剥離させるので、スケールが貫通孔に詰まることがなく、効果を長期間にわたり維持することができる。

本発明の微生物殺滅装置の構成を示す図である。対向電極を示す図である。対向電極間の被処理液の流れを説明する図である。シミュレーションの条件を示す図である。整流板を有する形態を示す図である。

以下に図面を用いて本発明に係る微生物殺滅装置を説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明は、以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は改変することができる。

図１に本発明に係る微生物殺滅装置１の構成を示す。微生物殺滅装置１は、一端に入水口１２、他端に出水口１４が設けられた本体１０と、本体１０中に配置された対向電極１６ａ、１６ｂと、対向電極１６ａ、１６ｂに電圧を印加する直流電源１５を含む。図１では、本体１０は、上下２つに分かれて示した。なお、本明細書で「被処理液」とは、海水、淡水および海水淡水の混合水を含むものとする。

本体１０は、直方体であってもよいし、円筒形であってもよい。また、本体１０は、対向電極１６ａ、１６ｂが収納できるだけの大きさを有するものとする。本体１０の材質は特に限定しないが、非導電性物質でライニングするのが望ましい。対向電極１６ａ、１６ｂとの間でショートを回避するためである。また、対向電極１６ａ、１６ｂによって発生する次亜塩素酸による腐食に対抗するためでもある。より具体的には、樹脂、ガラス、セラミック、ゴムなどが好適に利用できる。

本体１０の両端には、入水口１２と出水口１４が設けられる。本体１０内部は、入水口１２から見て、断面内に平均的に被処理液が流れるようにするのが望ましいからである。入水口１２と出水口１４の周囲には、被処理液の配管と接続するための取り付け用フランジ１２ａ、１４ａが設けられていてもよい。

対向電極１６ａ、１６ｂは、本体１０内に収納される。対向電極１６ａ、１６ｂは複数対あってもよい。対向電極１６ａは、陽極（アノード側）である。材質は、チタン、ステンレス（ＳＵＳ）に、白金、ルテニウム、イリジウム等、若しくはこれらの合金をコーティングしたものが好適に用いられる。また対向電極１６ｂは、陰極（カソード側）である。材質は、チタン、ステンレス（ＳＵＳ）が好適に用いられる。なお、ここで述べる陽極および陰極は電気分解における表現である。

厚さは、どちらの対向電極１６ａ、１６ｂも０．５ｍｍから２．０ｍｍが望ましい。厚みが薄いと強度不足となり、厚すぎると電気抵抗が増すからである。対向電極１６ａ、１６ｂには、共に貫通孔２０が形成される。

貫通孔２０は直径５ｍｍから２０ｍｍ、好ましくは５ｍｍから１０ｍｍの大きさが好ましい。孔径が小さすぎると後述する攪拌作用が生じにくく、孔径が大きすぎると必要な殺滅効果を得るのに必要な電極長が長くなり、設置スペースが限られている船体において現実的ではない。形状は特に限定されないが、直線で形成される角部分のない円形が望ましい。直線で形成される角部分では、スケールが蓄積し、そして容易に脱離しない。一方、円形の孔はスケールが蓄積しても、孔を埋めてしまう前に、被処理液の流れによって、スケールが取れてしまう。つまり、角部分のない孔であれば、長時間使用していてもスケールが蓄積しにくい。

図２（ａ）に一方の対向電極１６ａを例として正面図を示す。貫通孔２０は、対向電極１６ａ、１６ｂ共に設けられている。また、対向電極１６ａ、１６ｂの貫通孔２０同士は、対向する位置関係にある。ここで「対向する」とは、対向電極１６ａ、１６ｂを重ねて見たときに、一方の電極の貫通孔２０から他方の電極の貫通孔２０を通じて、光が通過する部分を有する事をいう。

図２（ｂ）に対向電極１６ａ、１６ｂを設置状態の位置関係にした時に、一方の対向電極１６ａから見たときの図を示す。対向電極１６ａの貫通孔２０Ａを実線で、また対向電極１６ｂの貫通孔２０Ｂを点線で表す。貫通孔２０Ａと貫通孔２０Ｂが対向する位置関係にあるとは、貫通孔２０Ｂが貫通孔２０Ａと完全に重なっているときから（図２（ｂ−１））、貫通孔２０Ａと貫通孔２０Ｂがわずかでも重なっている貫通部２０Ｃを有する位置関係（図２（ｂ−２））までを含む。

図２（ａ）は、貫通孔２０を規則的に設けた場合を例示している。矢印２１は、被処理液が流れる方向である。貫通孔２０は、被処理液が流れる方向（矢印２１）に対して直角方向（矢印２２方向）に並べて列を形成している。なお、被処理液が流れる方向（矢印２１）の方向を対向電極１６ａ、１６ｂの「長さ」といい、被処理液が流れる方向（矢印２１）に対して直角方向（矢印２２方向）を対向電極１６ａ、１６ｂの「高さ」と呼ぶ。また、図２（ａ）において、紙面の奥行き方向の寸法を対向電極１６ａ、１６ｂの「厚さ」と呼ぶ。

また、図２（ａ）で貫通孔２０の列（これを「貫通孔列」と呼ぶ。）を符号２５で表す。１つの貫通孔列２５において、貫通孔２０同士の距離２６は等しくするのが望ましい。望ましくは貫通孔２０の径（直径をφとする）に対して０．１φから５．０φの距離２６で配置するのが望ましい。

隣接する貫通孔列２５ａと貫通孔列２５ｂにおいて、貫通孔２０の数は、ほぼ同数であるのが望ましい。なお、貫通孔列２５の配置は千鳥格子配置になってもよい（図２（ｃ）参照）。ここで千鳥格子配置とは、隣接する貫通孔列２５同士の貫通孔２０が、被処理液が流れる方向（矢印２１方向）から見て、互い違いに配置されている状態をいう。また、貫通孔列２５同士の間隔２７は、貫通孔２０の直径（「φ」とする）に対して、０．１φから５．０φの距離にするのが望ましい。

貫通孔列２５の配置数は、対向電極１６ａ、１６ｂに沿って流れる被処理液の流速で決められ、後述する実施例より貫通孔２０を規則的に配置した場合は、２５（列／流速）以上であるのが望ましい。たとえば、貫通孔列２５を３０列配置した対向電極１６ａ、１６ｂでは、流速（ｖ）１．２ｍ／ｓｅｃ以下の流速で被処理液を流すのがよい（ｖ≦３０（列）／２５（列／流速））。

この場合の対向電極１６ａ、１６ｂの形状を例示すると、貫通孔２０の直径φを８ｍｍとし、貫通孔列２５間の距離を２ｍｍとし、両端代を１０ｍｍとすると、対向電極１６ａ、１６ｂの長さは、３１８ｍｍ（８ｍｍ×３０列＋２ｍｍ×２９＋１０ｍｍ×２）程度になる。

なお、本発明は、単位流速あたりの列数の最小値を規定する点に意義がある。単位流速あたりの列数は、被処理液の流速が一定の場合、対向電極１６ａ、１６ｂの長さを長くすればいくらでも大きい値にできるからである。例えば、上記の例のように流速１．２ｍ／ｓｅｃで被処理液を流す場合、貫通孔列２５数が３０列（対向電極１６ａ、１６ｂの長さは上記の通りおよそ３００ｍｍ）なら単位流速あたりの列数は２５である。

一方、対向電極１６ａ、１６ｂの長さを３０００ｍｍ（３ｍ）まで伸ばせば、貫通孔列２５は３００列形成でき、単位流速あたりの列数は２５０となる。もちろん、このように長い対向電極１６ａ、１６ｂを使っても、微生物が死滅するという本発明の効果は確保されている。なお、最大電極長は船体の大きさによって上限が決定されるため、単位流速あたりの列数はそれに基づいて上限が決定される。

対向電極１６ａ、１６ｂ間の距離は、１ｍｍから２０ｍｍ程度に配置するのがよい。近すぎるとショートのおそれがある。また、被処理液の流速抵抗も大きくなる。また逆に広すぎると対向電極１６ａ、１６ｂ間の電気抵抗が大きくなり、直流電源１５の電圧を上げなければならない。対向電極１６ａ、１６ｂは、本体１０内において、入水口１２から出水口１４に向かう流水の流れと平行に配置する。

本発明に係る微生物殺滅装置１は、上記の構成を有するため、高い殺滅効果を生み、なおかつ対向電極１６ａ、１６ｂにスケールが蓄積しにくい。これは、以下の理由によると考えられる。

図３（ａ）には、対向電極１６ａ、１６ｂの一部断面を示す。対向する貫通孔２０は、被処理液が流れる方向２１と平行に配置されると、貫通孔２０でない板部２０ｂでは被処理液に圧縮力３０が働き、貫通孔２０の部分で圧力が開放される。したがって、貫通孔２０の部分では貫通孔２０をくぐる被処理液３２があると考えられる。若しくは、貫通孔２０が対向している部分では、渦が生じているといっても良い。

この被処理液３２は、隣接する複数の対向電極１６ａ、１６ｂ間で流れが複雑に入り組み、対向電極１６ａ、１６ｂによる電気分解で発生した次亜塩素酸を本体１０全体に拡散する。したがって、微生物は、次亜塩素酸と会合する機会が増える。

また、この貫通孔２０をくぐる被処理液３２は、貫通孔２０内で成長するスケールを剥がし、脱離させるという効果も奏する。

一方、図３（ｂ）には、貫通孔２０のない平板で形成された対向電極１６０ａ、１６０ｂを示す。対向電極１６０ａ、１６０ｂが平板で形成されると、電極間に流れる被処理液が流れる方向２１は、層流となる。つまり、対向電極１６０ａ、１６０ｂに接近するほど流速が低下する。この場合、陽極側で発生した次亜塩素酸は、被処理液が流れる方向２１に乗ってそのまま対向電極１６０ｂの付近を流れる。つまり、対向電極１６０ｂ（陰極）の付近の流れに乗った微生物は、次亜塩素酸と会合することなく、死滅しない。

ここで、貫通孔２０のある場合と、ない場合で、被処理液が流れる方向２１に対して平行な流れと直角な流れの大きさをシミュレーションした。図４には、流れの様子をシミュレートした条件を示す。対向電極１６ａ、１６ｂは全部で９枚、大きさは、２７０ｍｍ×１３０ｍｍであり、厚さは２．０ｍｍとした。貫通孔２０は、等間隔とし、円形で直径は８ｍｍである。長さ方向（被処理液が流れる方向２１の方向）に１３個、高さ方向に１５個設けるとした。

対向電極１６ａ、１６ｂ間の距離は７ｍｍとし、両側の対向電極１６ａ、１６ｂの外側１ｍｍの位置に、本体１０の内壁１０ｉがあるとした。よって、図４で、長さ方向に直角な方向は７６ｍｍとなる。対向電極１６ａ、１６ｂの上下にも、同様に対向電極１６ａ、１６ｂの辺から３ｍｍの位置に本体１０の内壁１０ｉがあるとした。従って、本体１０は直方体の形状をしている。ここで、被処理水は、本体１０の全幅に渡って１．２ｍ／ｓｅｃの流れがあるとした。

使用したシミュレーションソフトは、株式会社ソフトウェアクレイドル製の「ＳＣＲＹＵ／Ｔｅｔｒａ（登録商標）」を使用した。表１は、内壁１０ｉと、対向電極１６ａ、１６ｂ以外の全要素での流れについて被処理液と平行な方向（水平流れ）と、それと垂直な方向（垂直流れ）の平均値を示したものである。

表１を参照して、貫通孔２０がない場合（平板）は、「水平流れ」の平均値が１．１９ｍ／ｓｅｃで、「垂直流れ」の平均値は０．０２４ｍ／ｓｅｃであった。一方、貫通孔２０がある場合（孔あり）は、「水平流れ」の平均値が１．０８９ｍ／ｓｅｃであり、「垂直流れ」の平均値は０．０５２ｍ／ｓｅｃと、貫通孔２０がない場合の倍以上の垂直方向の流れがあった。「垂直流れ／水平流れ」の比も、「垂直流れ」の速度成分の差をそのまま反映し、貫通孔２０がある場合の方が、平板の場合より２倍以上高い割合を示した。

このように、貫通孔２０を対向させた対向電極１６ａ、１６ｂは、電極間に整流を流すと、対向電極１６ａ、１６ｂ間で攪拌作用を発揮する。この攪拌作用によって、陽極で発生した次亜塩素酸が陰極側まで行き渡り、微生物の死滅効果が高くなる。

図５には、微生物殺滅装置１の本体１０内で、入水口１２と対向電極１６ａ、１６ｂの間に整流板１３を設けた例を示す。本発明に係る微生物殺滅装置１は、対向電極１６ａ、１６ｂ間で攪拌作用を発揮する。したがって、対向電極１６ａ、１６ｂ間に流す被処理液には、渦成分を付与する必要はない。言い換えれば、対向電極１６ａ、１６ｂに整流された被処理液の流れを与えるようにすることで、微生物の死滅効果は向上する。

なお、図５には、入水口１２の幅１２ｗから対向電極１６ａ、１６ｂの幅１６ｗに一様に広がるような整流板１３を示したが、整流板１３の形状はこれに限定されるものではなく、対向電極１６ａ、１６ｂ間に一様な流れが与えられる意図で設けられた整流板であれば、完全な整流を発生させるものでなくてもよい。

以下に本発明に係る微生物殺滅装置１の実施例を示す。

（実施例１）
長さ２６０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、２５列形成されている。電極１枚あたりの貫通孔２０の数は、１８７個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．６ｍ／ｓｅｃで通過させた。流速当たりの列数は４３．１（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。条件および結果を表２に示す。これは、ＩＭＯ基準を十分に達成する値である。

なお、本実施例および以下の全ての実施例および比較例において、使用した海水には１０，０００〜１００，０００個体／ｍ^３程度のカイアシが存在した。また、本実施例および以下の全ての実施例および比較例において、対向電極１６ａ、１６ｂは、陰極をチタン、陽極はチタンを白金系金属複合合金でコーティングして形成した。

（実施例２）
長さ１３０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、１２列形成されている。１枚あたりの貫通孔２０の数は、９０個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．４ｍ／ｓｅｃで通過させた。流速当たりの列数は３０．０（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。条件および結果を表２に示す。これは、ＩＭＯ基準を十分に達成する値である。

（実施例３）
長さ２６０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、２５列形成されている。１枚あたりの貫通孔２０の数は、１８７個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．８ｍ／ｓｅｃで通過させた。流速当たりの列数は３０．５（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。条件および結果を表２に示す。これは、ＩＭＯ基準を十分に達成する値である。

（実施例４）
長さ５２０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を６リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、５０列形成されている。１枚あたりの貫通孔２０の数は、３７４個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速１．７ｍ／ｓｅｃで通過させた。流速当たりの列数は３０．１（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。条件および結果を表２に示す。これは、ＩＭＯ基準を十分に達成する値である。

（実施例５）
長さ１３０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、１２列形成されている。１枚あたりの貫通孔２０の数は、９０個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．５ｍ／ｓｅｃで通過させた。流速当たりの列数は２５．５（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。条件および結果を表２に示す。これは、ＩＭＯ基準を十分に達成する値である。

（実施例６）
長さ２６０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、２５列形成されている。１枚あたりの貫通孔２０の数は、１８７個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．９ｍ／ｓｅｃで通過させた。流速当たりの列数は２６．６（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。条件および結果を表２に示す。これは、ＩＭＯ基準を十分に達成する値である。

（実施例７）
長さ１３０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、１２列形成されている。１枚あたりの貫通孔２０の数は、９０個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水を流速０．４ｍ／ｓｅｃで４時間通過させた。流速当たりの列数は３０．０（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。その後海水１トンを流速０．４ｍ／ｓｅｃで通過させた。その海水１トン中の１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。なお、試験後の対向電極１６ａ、１６ｂの貫通孔２０には、スケールで塞がっている部分はなく、また貫通孔２０にスケールが蓄積している部分も無かった。条件および結果を表２に示す。これは、ＩＭＯ基準を十分に達成する値である。

（比較例１）
長さ２６０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。１枚の電極には、７から８個の貫通孔（φ８ｍｍ）が設けられた貫通孔列２５が、２５列形成されている。１枚あたりの貫通孔２０の数は、１８７個である。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速１．０６ｍ／ｓｅｃで通過させた。流速当たりの列数は２３．６（列／（ｍ／ｓｅｃ））であった。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、６匹であった。条件および結果を表２に示す。

（比較例２）
長さ２６０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。各電極には、貫通孔２０のない、平板形状のものを用いた。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１５ｍｇ／Ｌとなるように調節した。ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．５２ｍ／ｓｅｃで通過させた。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、１４匹であった。条件および結果を表２に示す。

（比較例３）
長さ２６０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。各電極板は、陰極をチタン、陽極はチタンを白金系金属複合合金でコーティングして形成し、板材に千鳥状の切れ目を入れ、伸ばして網目状に加工するエキスパンドメタルに形成したものを用いた。表２では「メッシュ」と記載した。線径は、１．５ｍｍであった。エキスパンドメタルの開口の長径は６ｍｍ、短径は３ｍｍであった。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．４ｍ／ｓｅｃで通過させた。殺滅処理した直後に１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、０（ゼロ）匹であった。条件および結果を表２に示す。

（比較例４）
長さ２６０ｍｍ、高さ１３０ｍｍの対向電極１６ａ、１６ｂの１０対を３リットルの本体１０に収納し、微生物殺滅装置１を作製した。各電極板は、陰極をチタン、陽極はチタンを白金系金属複合合金でコーティングして形成し、板材に千鳥状の切れ目を入れ、伸ばして網目状に加工するエキスパンドメタルに形成したものを用いた。表２では「メッシュ」と記載した。線径は、１．５ｍｍであった。エキスパンドメタルの開口の長径は６ｍｍ、短径は３ｍｍであった。対向電極１６ａ、１６ｂ間には４Ｖの直流電圧を印加した。次亜塩素酸濃度は、出水口１４で１２ｍｇ／Ｌとなるように調節した。

ここに８月の大分沖で採取した海水１トンを流速０．４ｍ／ｓｅｃで４時間通過させた。その後海水１トンを流速０．４ｍ／ｓｅｃで通過させた。その海水１トン中の１００μｍ以上のカイアシの生存数を４０倍の顕微鏡でカウントしたところ、６匹であった。なお、試験後の対向電極は、スケールが付着し、エキスパンドメタルの開口がふさがり、平板状になっていた。条件および結果を表２に示す。

表２を参照して、対向する貫通孔２０を有する実施例１乃至７はどの条件でも、微生物（カイアシ）の生存は認められなかった。また、４時間連続運転後であっても、貫通孔２０には、スケールの蓄積は認められなかった。

一方、貫通孔２０が対向した対向電極１６ａ、１６ｂを用いても、流速が早くなると処理後の被処理水中に生存する微生物の存在が認められた（比較例１）。これは、貫通孔２０が対向して形成された対向電極１６ａ、１６ｂであっても、被処理液の流速が早くなると、対向する貫通孔２０によってできた渦成分による攪拌作用の効果が発揮されず、次亜塩素酸は、本体１０全体に広がらないからと考えられる。

また、対向電極の大きさが同じでも貫通孔２０が形成されていない場合は、被処理液中に微生物（カイアシ）の生存が認められた（比較例２）。これは従来からの知見の通りであり、図４及び表１で説明したシミュレーションで示したとおり、被処理液の攪拌作用が発揮されないので、次亜塩素酸の対向電極１６ａ、１６ｂ間への拡散が妨げられるからと考えられる。

対向電極を、貫通孔２０を対向させた対向電極１６ａ、１６ｂと近似した形状であるエキスパンドメタル形状にした場合は、微生物の死滅効果は各実施例同様に高かった（比較例３）。従って、次亜塩素酸の攪拌効果が、微生物の死滅効果を高めるために有用であると言える。

しかし、エキスパンドメタル形状は、４時間の連続運転で陰極がスケールで覆われ、平板状態になった。エキスパンドメタルの網目は、平面ではなく、網目のつなぎ部分に３次元形状を有している。この３次元形状の部分に蓄積したスケールが固定され、対向電極間に渦成分による乱流が発生しても、スケールを脱離させることができなかったからと考えられる。

本発明に係る微生物殺滅装置は、バラスト水として船体に取り込んだ液体中の微生物を殺滅する際に好適に利用することができる。

１微生物殺滅装置
１０本体
１０ｉ内壁
１２入水口
１２ｗ幅
１２ａ、１４ａフランジ
１３整流板
１４出水口
１５直流電源
１６ａ、１６ｂ対向電極
１６ｗ幅
２０、２０Ａ、２０Ｂ貫通孔
２０Ｃ貫通部
２１被処理液が流れる方向
２２被処理液が流れる方向に対して直角方向
２５、２５ａ、２５ｂ貫通孔列
２６貫通孔同士の距離
２７貫通孔列同士の間隔
３０圧縮力
３２貫通孔をくぐる被処理液
２０ｂ板部
２０ａ縁
１６０ａ、１６０ｂ対向電極

Claims

一端から被処理液が流入し、他端から被処理液が流出する本体と、
前記本体中に、前記被処理液の流れと平行に配置され、互いに対向する貫通孔を有する対向電極と、前記貫通孔同士が対向するように配置し、
前記対向電極の一方に陽極を接続し、他方に陰極を接続した電圧源としては極性を切り替えない直流電圧源を使用し、
前記貫通孔は前記被処理液の流れと直角方向に複数個並べて列を構成し、前記貫通孔の前記列である貫通孔列は、前記被処理液の流れ方向に、複数列設けられ、
前記貫通孔列は、前記被処理液の流れ方向に、前記被処理液の単位流速あたり２５列以上配置され、
前記対向電極の上流側に整流板を有し、
前記貫通孔の直径は５ｍｍから２０ｍｍであり、
前記貫通孔列での前記貫通孔同士の距離は前記貫通孔の直径をφとすると０．１φから５．０φであり、
前記貫通孔列同士の間隔は０．１φから５．０φであり、
前記貫通孔は角部分のない孔であることを特徴とする微生物殺滅装置。
前記被処理液の流速は０．１ｍ／ｓｅｃから１０．０ｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項１に記載された微生物殺滅装置。
前記対向電極間の距離は１ｍｍから２０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載された微生物殺滅装置。