KR102187152B1 - 밸러스트수 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

밸러스트수를 전기 분해하여 미생물을 사멸시키는 밸러스트수 처리 장치에서는, 발생하는 수소 가스를 안전하게 처리할 필요가 있다.
밸러스트수 유입구와 밸러스트수 유출구와 수소 배기관을 갖고, 내부에 전극이 배치된 전해조와, 상기 전극에 직류 전압을 인가하는 전압원과, 상기 전해조와 상기 전압원을 수납하는 내압 용기와, 상기 내압 용기에 공기를 보내는 블로어와, 상기 내압 용기에 접속된 배기관을 포함하고, 상기 수소 배기관은, 상기 내압 용기보다 상방에서 상기 배기관에 연통되는 밸러스트수 처리 장치는, 전압원과 전해조를 접근시켜 배치해도 발화나 폭발의 우려가 없고, 또한 폭발 하한 농도 이하에서 수소 가스를 희석할 수 있다.

Description

밸러스트수 처리 장치
본 발명은, 선박이 기항처의 해역에서 밸러스트수로서 취수한 해수 중에 존재하는 미생물을 살멸시키는 밸러스트수 처리 장치에 관한 것이다.
선박은, 적하를 탑재했을 때에 흘수까지 가라앉아 안정된다. 또한, 프로펠러 스크루도 수중에 가라앉도록 설계된다. 따라서, 적하가 탑재되어 있지 않은 상태에서는, 부력에 의해, 너무 부상하여 배의 안정성이나 프로펠러 스크루의 몰수 심도를 확보할 수 없다. 그래서, 적하를 내린 화물선 등은, 기항지에서 해수를 취수하여, 선체 내에 담아둠으로써, 흘수선을 적하가 탑재된 상태에 가깝게 한다. 이 때에 취수한 해수를 밸러스트수라고 부른다.
밸러스트수는, 다음의 기항지까지 선박의 「추」로서 운반되고, 적하의 적재와 함께 방출된다. 즉, 전 기항지의 해양생물을 다음의 기항지에 반입하게 된다. 이와 같이, 어느 장소의 생물을 다른 장소로 옮겨 버리는 것은, 자연에 의해 길러진 그 땅의 생태계를 파괴 혹은 오염시키는 것으로 이어질 가능성이 높다. 그래서, 배출하는 밸러스트수 중에 포함되는 생물의 양의 기준을 정하는 밸러스트수 관리 조약(밸러스트수 및 침전물의 관제 및 관리를 위한 국제 조약)이, 국제 해사 기구(IMO)에서 채택되고 있다.
이 기준에서는, 선박으로부터 배출되는 밸러스트수에 포함되는 50μm 이상의 생물(주로 동물성 플랑크톤)의 수가 1m3 중에 10개 미만, 10μm 이상 50μm 미만의 생물(주로 식물성 플랑크톤)의 수가 1mL 중에 10개 미만, 독소산성 콜레라균의 집락 수가 100mL 중에 1cfu 미만, 대장균의 집락 수가 100mL 중에 250cfu 미만, 장구균의 집락 수가 100mL 중에 100cfu 미만으로 되어 있다. 또한, 「cfu(colony forming unit)」는 콜로니 형성 단위이다.
이들 기준을 만족시키기 위해, 밸러스트수로서 취수한 해수 중의 미생물은, 사멸시킬 필요가 있다. 해수 중의 미생물의 살멸 방법으로서는, 물리적·기계적으로 수생생물을 사멸시키는 방법, 열에 의해 수생생물을 사멸시키는 방법, 화학 약품을 밸러스트 탱크 중에 주입하는 혹은, 염소계 물질 등을 발생시켜 수생생물을 사멸시키는 방법 등을 들 수 있다.
수생생물을 사멸시키는 방법 중에서, 전극 간에 전압을 인가하여, 전극으로 차아염소 소다를 발생시키는 방법은, 살균제를 공급하는 수고가 없으며, 장치 자체를 소형화로 할 수 있다는 메리트가 있다. 특허 문헌 1에는, 원통형의 전극으로 일단으로부터 유입시킨 해수가 담수화하여, 타단으로부터 배출되는 구조의 것이 개시되어 있다.
특허 문헌 1에서는, 한쪽의 전극(캐소드측)은 관통 구멍을 갖고, 다른 쪽의 전극은, 구멍이 없는 원통형의 외면으로 형성되어 있다. 그리고, 구멍에 대향하는 다른 쪽(애노드측)의 전극에서는, 차아염소산나트륨의 발생점이 형성된다.
즉, 거두어들인 밸러스트수(해수)를 전기 분해함으로써, 차아염소산나트륨을 발생시켜, 미생물의 살멸 처리를 행하고 있다.
그런데, 밸러스트수를 전기 분해하면, 캐소드측(음극)으로부터는 대량의 수소가 발생한다. 수소는 잘 알려져 있는 바와 같이, 용이하게 인화하고, 용이하게 폭발하므로, 그 처리에는 주의가 필요하다.
밸러스트수 처리 장치는, 선박의 내부에 배치되므로, 좁은 장소에 설치된다. 따라서, 인접하는 기기와의 거리는 매우 가깝다. 특히, 전해조 중의 전극에 전압을 인가시키는 전압원에는 정류기가 배치되어, 불티가 튈 우려가 충분히 있다. 그러면, 그 주위에 가연성의 가스가 있으면 간단하게 폭발이 일어나 버린다.
그리고, 선박이 항행 중에서의 선체 내에서의 폭발 사고는 중대한 피해로 이어질 우려가 매우 높다. 따라서, 밸러스트수 처리 장치에 있어서는, 수소 가스를 안전하게 처리하는 방법이 필요하게 된다.
수소의 처리로서는 특허 문헌 2에 개시되어 있는 것이 있다. 특허 문헌 2에서는, 전해 시에 발생하는 수소 가스를 안전하고 경제적으로 희석하는 것을 가능하게 하는 기술로서, 수소에 대해서 불활성이며, 또한 산소를 포함하지 않는 질소, 이산화탄소, 희가스로부터 선택되는 적어도 1종을 주성분으로 하는 가스를 상기 피처리 가스에 혼합함으로써 당해 피처리 가스 중의 수소 농도를 미리 설정한 소정치 이하(예를 들면, 폭발 한계 이하)로 희석하고, 이어서 희석된 상기 피처리 가스에 공기를 혼합함으로써 더욱 희석하는 기술이 개시되어 있다.
도 7을 참조하여, 특허 문헌 2의 구성을 설명한다. 전해 셀(101)에는, 직류 전원(102)이 접속되고, 당해 직류 전원(102)에 의한 전류치가 전류계(103)로 측정되고 있다. 전해 셀(101)에는, 전해에 의해 발생한 가스를 배출하는 배기관(104)이 접속되어 있으며, 당해 배기관(104)에는, 혼합기(105)가 개설(介設)되어 있고, 당해 혼합기(105)에 질소 공급관(106)이 접속되어 있다.
질소 공급관(106)에는, 유량 조정계(107)가 개설되어 있다. 당해 유량 조정계(107)는, 제어부(108)에 의한 제어가 가능하게 되어 있으며, 제어부(108)는, 상기 전류계(103)에 의한 측정 결과에 의거하여, 상기 유량 조정계(107)를 제어하여 질소 공급관(106)에 있어서의 질소 유량을 조정할 수 있다.
상기 배기관(104)에는, 상기 혼합기(105)의 하류측에서 혼합기(109)가 개설되어 있으며, 당해 혼합기(109)에는, 공기 공급관(110)이 접속되어 있다. 혼합기(109)의 배기측에는 혼합 가스를 배출하는 배기 덕트(111)가 접속된다는 구성을 취하고 있다.
이러한 구성이면, 비교적 고가인 질소 등의 대(對)수소 불활성 가스의 사용량을 줄여 신속하게 폭발 한계 이하로까지 희석할 수 있으며, 그 다음은, 염가의 공기를 이용하여 보다 낮은 농도로까지 안전하게 희석할 수 있다고 여겨지고 있다.
일본국 특허공개 2009－160557호 공보 일본국 특허공개 2009－228044：일본국 특허 제5382288호
특허 문헌 2에서는, 한 번의 희석으로 폭발 한계 이하까지 희석하는 것은 용이하지 않다고 하여, 우선 질소에 의해 희석하고, 이어서 공기와의 희석을 행하는 2단 희석을 행하고 있다.
이 방법을 밸러스트수 처리 장치에서 발생하는 수소 처리에 응용하려고 하면, 방대한 질소가 필요하게 된다. 예를 들면, 탱커 등에서는, 수천톤에서 수십만톤까지의 적재량이 있다. 밸러스트수 처리 장치는 그 적재량에 알맞은 밸러스트수를 처리할 필요가 있기 때문이다.
또한, 이미 서술한 바와 같이 밸러스트수 처리 장치는, 선박의 내부라고 하는 좁은 장소에 설치된다. 따라서, 인접하는 기기와의 거리는 매우 가깝다. 특히 전해조 중의 전극에 전압을 인가시키는 전압원에는 정류기가 배치되어, 불티가 튈 우려가 충분히 있다. 그러면, 그 주위에 가연성의 가스가 있으면 간단하게 폭발이 일어나 버린다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 도출된 것이며, 전해조와 전압원이 콤팩트하게 설치되는 선박 내이어도, 안전하게 수소를 희석하여 배기할 수 있고, 또한, 주위의 가연성 가스에 의한 폭발을 방지할 수 있는 밸러스트수 처리 장치를 제공하는 것이다.
보다 구체적으로 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는,
밸러스트수 유입구와 밸러스트수 유출구와 수소 배기관을 갖고, 내부에 전극이 배치된 전해조와,
상기 전극에 직류 전압을 인가하는 전압원과,
상기 전해조와 상기 전압원을 수납하는 내압 용기와,
상기 내압 용기에 공기를 보내는 블로어와,
상기 내압 용기에 접속된 배기관을 포함하고,
상기 내압 용기는, 양압 상태로 설정되고,
상기 수소 배기관은, 상기 내압 용기보다 상방에서 상기 배기관에 연통되고,
상기 배기관에는,
상기 수소 배기관이 연통되어 있는 지점보다 하류측에 수소 가스 농도계가 배치되어 있으며,
상기 수소 가스 농도계의 출력에 의거하여 상기 전압원의 운전을 정지시키는 제어부를 추가로 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 내압 용기 내에 블로어로 대량의 공기를 보내(내압 방폭), 내압 용기로부터의 배기관을 흐르는 배기에 발생한 수소를 혼입하여 희석하므로, 단시간에 수소 가스를 희석할 수 있다.
또한, 수소 가스의 희석 시에, 질소 등의 불활성 가스를 사용하는 경우가 없으므로, 비용면에서도 싸게 실행할 수 있다. 또한, 내압 용기에 취입(吹入)되는 공기와, 수소 가스를 희석하는 공기는 1개의 블로어로 생성된 공기이므로, 장치의 구성으로 해도 고가가 되지 않는다.
도 1은, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1의 전해조와 전압원 부근의 확대도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 다른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 3의 전해조와 전압원 부근의 확대도이다.
도 5는, 희석점의 배관 단면도(개념도)이다.
도 6은, 밸러스트수 처리 장치의 다른 형태를 나타내는 도면이다.
도 7은, 수소 처리 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
이하에 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치에 대해 도면을 이용하면서 설명을 행한다. 이하의 설명은 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치 중 몇 개의 실시 형태를 설명하는 것이며, 본 발명은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이하의 실시 형태는, 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 한에 있어서, 개변할 수 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상류측, 하류측이란 공기 혹은 밸러스트수의 흐름에 있어서의 공급원측 및 배출측을 나타낸다.
도 1에 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치(1)의 구성을 나타낸다. 밸러스트수 처리 장치(1)는, 전해조(10), 전극(12), 전압원(14), 내압 용기(16), 블로어(18), 배기관(20) 및 수소 배기관(22)을 포함한다. 또한, 제어부(30) 및 수소 가스 농도계(24)를 추가로 포함하고 있어도 된다. 또한, 전극(12)은 실제로는 전해조(10) 중에 배치되어 있으므로 외측에서는 보이지 않는다. 구성을 설명하기 위해서 개념도로 나타내고 있다.
전해조(10)는, 밸러스트수 유입구(10i)와 밸러스트수 유출구(10o)가 설치되어 있으며, 각각에 접속된 밸러스트수 배관(50)에 의해, 일정량의 밸러스트수가 공급되고 배출된다.
또한, 여기에서는, 전해조(10)에 밸러스트수가 유입되는 측의 밸러스트수 배관(50)을 유입측 밸러스트수 배관(50i)으로 하고, 전해조(10)로부터 밸러스트수가 유출되는 측의 밸러스트수 배관(50)을 유출측 밸러스트수 배관(50o)으로 한다. 유출측 밸러스트수 배관(50o)에는, 밸브(52o)가 배치되어 있어도 된다.
밸브(52o)는, 밸러스트수의 유출량을 조정하여, 전해조(10) 중에 저류하는 밸러스트수의 양을 조정한다. 도 2에는, 전해조(10)의 단면 확대도를 나타낸다. 전해조(10) 중에 밸러스트수를 흐르게 하면, 적어도 후술하는 전극(12) 부분이 수몰되는 정도의 깊이로 밸러스트수가 저류 상태가 된다. 그리고, 전해조(10) 중에는, 밸러스트수의 부분(Ba)과, 그 수면(Bf) 상의 공간 부분(BR)인 2개의 영역이 형성된다.
전해조(10)의 상면(10u)은, 추형(錐型)으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 해수(밸러스트수)의 전기 분해에 의해 발생하는 수소는, 공기보다 가볍기 때문에 전해조(10)의 상면(10u)을 추형으로 해 두면, 빠짐없이 회수할 수 있기 때문이다. 또한, 추형이란, 바닥면의 상방에 설치된 정점을 향하여 단면적이 서서히 작아지는 형상을 말한다. 또한, 추형의 측면의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니다.
전해조(10)의 상면(10u)에는, 수소 배기관(22)이 설치된다. 발생한 수소 가스를 배출하기 위해서이다. 전해조(10)의 상면(10u)이 추형으로 형성되어 있는 경우는, 수소 배기관(22)은 추형의 정점 부분(10t)에 배치하는 것이 좋다. 이 부분에 수소 가스가 쌓이기 때문이다.
전해조(10) 중에는, 한 쌍 또는 복수 장의 전극(12)이 배치된다. 또한, 전극(12)은 서로 접촉하지 않도록 배치되어 있다. 전해조(10) 중에 저류된 밸러스트수에 전압을 걸기 위해서이다. 양극(12a)(애노드)으로부터는 염소가 발생하여, 밸러스트수 중에 차아염소산을 생성한다. 한편, 음극(12c)(캐소드)에서는, 수소 가스가 발생한다.
전해조(10)의 근방에는 전극(12)에 전압을 공급하는 전압원(14)이 배치된다. 전압원(14)에는 적어도 정류기(도시하지 않음)가 포함된다. 선박에서는, 발전기로 교류가 생성되어 있는데, 밸러스트수 처리 장치(1)에서는 직류의 전압이 필요하기 때문이다. 전압원(14)에는, 발전기(54)(도 1 참조)로부터 교류 전기를 공급하는 교류 배선(14s)이 접속되어 있다. 또한, 여기에서는 전압원(14)으로서 설명하는데, 전해조(10) 중에서는 해수의 전기 분해가 행해지고 있으며, 전류도 흐른다. 그 의미에서는 전력원이라고 환언해도 된다. 또한, 공급하는 것도, 직류 전력을 공급한다고 해도 된다.
도 1을 재차 참조하여, 전해조(10)와 전압원(14)을 둘러싸도록 내압 용기(16)가 형성되어 있다. 환언하면, 내압 용기(16)는 전해조(10)와 전압원(14)을 수납하고 있다. 내압 용기(16)는, 기밀성을 갖고, 내부의 압력에 대한 구조 강도를 갖고 있다. 내압 용기(16)는 내부를 양압(대기압보다 높은 압력)으로 사용되기 때문이다. 내부의 압력에 대한 내압은 특별히 한정되지 않는데, 내압이 1에서 1.5기압 정도의 압력을 견딜 수 있으면 된다. 내압을 너무 높게 하면 내압 용기(16) 자체의 중량이 무거워져 버리기 때문이다.
또한, 내압 용기(16)에는, 전해조(10)의 밸러스트수 유입구(10i)와 밸러스트수 유출구(10o)에 접속된 밸러스트수 배관(50)의 통과 부분(유입측 및 유출측을 각각 통과 부분(60i), 통과 부분(60o)으로 한다.)과, 수소 배기관(22)의 통과 부분(62)과, 교류 배선(14s)의 통과 부분(64)이 설치된다. 따라서, 밸러스트수 배관(50)과 수소 배기관(22)과 교류 배선(14s)은, 내압 용기(16)의 내측으로부터 외측으로 연통되어 있다. 이들 통과 부분은 실드되어 있다.
또한, 내압 용기(16)에는, 공기 유입구(16ai)와 공기 유출구(16ao)가 설치된다. 각각에는, 공기 배관(56)이 접속되어 있다. 공기 유입구(16ai)에 접속되어 있는 공기 배관(56)을 유입측 공기 배관(56i)으로 하고, 공기 유출구(16ao)에 접속되어 있는 공기 배관(56)을 유출측 공기 배관(56o)으로 한다. 즉, 공기 유입구(16ai) 및 공기 유출구(16ao)에는 유입측 공기 배관(56i)과 유출측 공기 배관(56o)이 접속되어 있다.
유입측 공기 배관(56i)에는, 블로어(18)의 취출(吹出)구가 접속된다. 결과, 블로어(18)로부터의 공기가 유입측 공기 배관(56i)을 통하여 내압 용기(16)에 취입된다. 한편, 유출측 공기 배관(56o)은 배기관(20)이라고 부른다.
배기관(20)은, 공기 유출구(16ao)로부터 내압 용기(16)의 상부 내지 상방을 통과하도록 설치된다. 그리고, 내압 용기(16)의 상방에 있어서, 수직 성분을 갖는 배관 상태로 설치된다. 이것은, 배기관(20)을 흐르는 공기가 중력 방향에서 상향으로 흐르는 영역이다. 이 부분을 수직 설치 영역(20v)이라고 부른다.
즉, 배기관(20)은 내압 용기(16)의 상부에서 수직 설치 영역(20v)을 갖는다. 수직 설치 영역(20v)은, 바람직하게는 배기관(20) 중을 흐르는 공기가 중력 방향에서 아래에서 위로 수직으로 흐르도록 배기관(20)을 설치한 부분이다. 그러나, 수직이 아니어도, 배기관(20) 중을 흐르는 공기가 중력 방향에서 하방으로부터 상방으로 흐르는 상태의 부분을 수직 설치 영역(20v)이라고 해도 된다.
이 수직 설치 영역(20v)에는, 내압 용기(16)로부터 통과 부분(62)을 개재하여 꺼내진 수소 배기관(22)이 접속된다. 수소는 공기보다 가볍기 때문에, 수직 설치 영역(20v) 내를 상승하기 쉽다. 이것에 의해, 수소 배기관(22) 중의 수소는 배기관(20) 중의 공기와 혼합, 희석된다. 수소 배기관(22)과 배기관(20)의 접속점을 희석점(26)이라고 부른다. 또한, 희석점(26)보다 하류측에는 수소 가스 농도계(24)가 설치되어 있다.
한편, 공기 유입구(16ai)의 내압 용기(16) 내측에는, 공기 취출구의 분기점(10ad)이 있어도 된다. 이 분기점(10ad)으로부터 전해조(10) 내의 수면(Bf)(도 2 참조)보다 상방의 공간 부분(BR)에 공기를 보내는 바이패스관(56ib)을 설치한다. 이 바이패스관(56ib)을 설치함으로써, 수소 가스를 발생원으로부터 희석할 수 있다.
또한, 밸러스트수 처리 장치(1)에는, 전체를 제어하는 제어부(30)가 구비되어도 된다. 제어부(30)는, 적어도 수소 가스 농도계(24)와 블로어(18)와 전압원(14)에 접속되어 있다. 물론, 제어부(30)에 지시를 주어, 제어부(30)가 현재 상태를 표시하는 입출력 장치(32)가 접속되어 있어도 된다.
제어부(30)는, 수소 가스 농도계(24)로부터의 신호(Shc)를 받는다. 또한 제어부(30)는, 블로어(18)에 대해서는 운전 상태를 제어하기 위한 지시 신호(Cb)를 출력한다. 또한 제어부(30)는, 전압원(14)에 대해서도 운전 상태를 제어하기 위한 지시 신호(Cp)를 출력한다. 또한, 유입측 밸러스트수 배관(50i)에 밸브(52i)를 설치하여, 제어부(30)는, 이 밸브(52i)의 개폐를 제어하는 지시 신호(Cv)를 출력해도 된다.
도 3에는, 밸러스트수 처리 장치(2)의 구성을 나타낸다. 도 4에는, 전해조(11) 부근의 확대도를 나타낸다. 또한, 도 1 및 도 2와 동일한 요소는 동일한 부호로 기재하였다. 도 1 및 도 2에서 설명한 밸러스트수 처리 장치(1)에서는, 전해조(10)의 상면(10u)이 추형으로 형성되고, 여기서부터 수소 배기관(22)이 연장되어 설치되어 있는 경우를 나타냈다. 이러한 타입에서는, 밸러스트수 배관(50)을 흐르는 밸러스트수의 유속이 느릴 경우에는, 적절하게 동작한다.
그러나, 밸러스트수의 유속이 빨라지면, 전해조(10)의 공간 부분(BR)이 밸러스트수로 채워져 버린다. 또한 유속이 빨라지면 수소 배기관(22) 중을 밸러스트수가 타고 올라, 배기관(20)으로까지 상승하기도 한다. 그래서, 밸러스트수의 유속이 빠를 경우에는, 전해조(10) 중에 공간 부분(BR)을 형성하지 않도록 구성할 필요가 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 밸러스트수 처리 장치(2)에서는, 수소 배기관(22)은 전해조(11)에 연통시키지 않고, 전해조(11)의 밸러스트수 유출구(11o)에 구비된 확대관(11e)에 연통시키고 있다.
또한, 배기관(20)은, 내압 용기(16)를 나온 후, 내압 용기(16)의 상방을 대략 평행하게 둘러싸여진다. 그리고, 수소 배기관(22)은 이 대략 수평하게 배치된 배기관(20)과 연통되어 있다.
이와 같이 구성하면, 밸러스트수는, 전해조(11)를 나온 부분에서 확대관(11e) 중에 토출되므로, 유속이 감소한다. 따라서, 확대관(11e)의 상부에는, 전해조(11)로부터 흘러나온 기체가 저류한다. 이 기체는, 수소이다.
또한, 배기관(20)을 통과하는 공기는 유속을 갖고 있으므로, 희석점(26)에서는, 배기관(20)은 수소 배기관(22)에 대해서는 음압이 되어, 수소 배기관(22) 중의 수소 가스를 흡인할 수 있다.
이상의 구성을 갖는 밸러스트수 처리 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 도 1 및 도 3을 참조하여, 미처리의 밸러스트수(살아있는 상태의 미생물이 잔존하고 있음.)는, 내압 용기(16)의 통과 부분(60i)을 통과하는 유입측 밸러스트수 배관(50i)에 의해 내압 용기(16) 내의 전해조(10)(혹은 전해조(11)：이하 동일)로 유입된다.
도 2 및 도 4를 참조하여, 이미 전해조(10) 중에는, 전극(12)이 수몰되는 정도의 밸러스트수가 저류되어 있다고 한다. 전해조(10) 중의 밸러스트수는, 밸러스트수 유입구(10i)(혹은 밸러스트수 유입구(11i)：이하 동일)로부터 유입된 양과 동량이 밸러스트수 유출구(10o)(혹은 밸러스트수 유출구(11o)：이하 동일)로부터 배출된다. 밸러스트수는 전해조(10)로부터 배출될 때에는 이미 기처리의 밸러스트수가 되어, 차아염소산이 포함된 밸러스트수가 된다.
도 1 및 도 3을 재차 참조하여, 블로어(18)는 소정량의 공기를 내압 용기(16) 내에 계속 보낸다. 블로어(18)로부터의 유입량이 소정량 이상이 된 시점에서, 내압 용기(16) 내는 양압 상태로 안정된다. 이와 같이 내압 용기(16) 내가 양압으로 설정됨으로써, 내압 용기(16) 내에 내압 용기(16) 외로부터 가연성의 가스가 유입되지 않아, 발화의 원인이 되는 전압원(14)의 발화 혹은 폭발의 위험을 회피할 수 있다.
또한, 수소 배기관(22)보다 전압원(14)을 공기 유입구(16ai)측에 설치해 두면, 내압 용기(16) 내에는 공기 유입구(16ai)로부터 공기 유출구(16ao)를 향하여 공기의 흐름이 생기고 있으므로, 발화원이 되는 전압원(14)에 항상 신선한 공기가 내뿜어져, 안전성이 높아진다.
여기서 「전압원(14)을 공기 유입구(16ai)측에 설치한다」란, 교류 배선(14s)과 전압원(14)의 접속점(14a) 혹은, 전극(12)의 양극(12a)과 전압원(14)의 접속점(14b)을 수소 배기관(22)보다 공기 유입구(16ai)측에 설치하는 것이다. 접속점(14a) 및 접속점(14b)이, 불티가 가장 튀기 쉬운 부분이기 때문이다. 환언하면, 전압원(14)은, 공기 유입구(16ai)로부터 공기 유출구(16ao)의 사이에 배치되고, 또한 공기 유입구(16ai)와 정면으로 대향한다고 해도 된다.
도 2 및 도 4를 참조하여, 전압원(14)은, 교류 배선(14s)에 의해 내압 용기(16)의 밖의 발전기(54)로부터 공급된 교류 전압을 정류기에 의해 직류 전압으로 변환하여, 전해조(10) 중의 전극(12)에 각각 공급한다. 이 전극(12)에 의해 전해조(10) 중에서는 밸러스트수가 전기 분해되어, 기처리의 밸러스트수가 된다. 결과, 음극(12c)으로부터는 수소 가스가 발생한다.
발생한 수소 가스(H2)는 전해조(10)의 상부(BRu)에 모인다. 전해조(10)의 상부는 추형을 하고 있으므로, 그 정점 부분(10t)을 향하여 수소 가스는 상승한다. 여기서, 전해조(10) 중에 바이패스관(56ib)으로부터 공기가 유입되어 있으면, 전해조(10) 중에서도 수소(H2)가 공기 Air로 희석된다.
그러면 공기는 수소보다 무겁기 때문에, 공간 부분(BR)에 있어서, 수소를 상방으로 밀어 올려, 보다 확실하게 전해조(10)의 추형의 정점 부분(10t)을 향하게 할 수 있다. 전해조(10) 중의 수면(Bf)으로부터 상부가 수소 가스뿐이면, 중량에 의해 수소를 상승시키는 효과가 적어지기 때문이다.
또한, 전해조(10) 중에 공기를 혼입시킴으로써, 공간 부분(BR)으로부터 수소 배기관(22) 중의 수소 가스 농도가 내려가, 보다 안전성을 높일 수도 있다. 또한, 도 4의 확대관(11e)의 부분에서는, 밸러스트수의 유속이 떨어지므로, 확대관(11e)의 상면에 수소가 저류한다. 확대관(11e) 내의 유속은 1.2m/s 이하가 바람직하다. 이들 기체는 상기의 설명과 동일하게, 희석점(26)을 향하여 상승하여, 배기관(20) 중에 흐르는 공기에 혼입된다.
도 1 및 도 3을 재차 참조한다. 내압 용기(16)의 공기 유출구(16ao)로부터 나온 공기는 배기관(20)을 통과하고, 수직 설치 영역(20v)을 통과하며, 또한 희석점(26)을 통과한다. 희석점(26)을 통과하는 공기는 유속을 갖고 있으므로, 수소 배기관(22)에 대해서는 음압이 되어, 수소 배기관(22) 중의 수소 가스를 흡인한다.
이 때, 희석점(26)에서의 배기관(20)의 단면적이 그 전후의 배기관(20)의 단면적보다 좁게 설정되어 있으면, 희석점(26)에서의 공기의 유속은 보다 빠르게 되어 희석점(26)에서의 흡인력을 증가시킬 수 있다. 또한, 내압 용기(16) 내의 압력을 올릴 수도 있다.
도 5에는, 희석점(26) 근방의 배기관(20)과 수소 배기관(22)의 단면의 개념도를 나타낸다. 또한, 도 5에서는, 배기관(20)이 수직으로 배치되어 있는 경우를 나타내고 있는데, 도 3과 같이, 배기관(20)이 수평으로 배치되어 있어도, 희석점(26)을 통과하는 공기는 유속을 갖고 있으므로, 수소 배기관(22)에 대해서는 음압이 되어, 수소 배기관(22) 중의 수소 가스를 흡인한다. 희석점(26)의 부분에서 단면적이 좁게 되어 있으면, 수소 배기관(22) 중의 수소를 보다 빨아올릴 수 있다.
재차 도 1 및 도 3을 참조한다. 이상과 같이 하여, 전해조(10) 중에서 생긴 수소 가스는, 배기관(20)을 흐르는 공기에 빨려들어가 희석된다. 또한 수소 가스의 희석의 정도는 수소 가스 농도계(24)에 의해 측정된다.
제어부(30)는, 이 수소 가스 농도계(24)의 값을 신호(Shc)에 의해 안다. 그리고, 이 값이 소정치보다 커졌을 경우에는, 즉시 전압원(14)에 지시 신호(Cp)를 출력하여, 전극(12)으로의 전압 공급을 정지한다. 환언하면, 수소 가스 농도계(24)에 의해 배기관(20)의 공기 중의 수소 가스 농도를 측정하여, 소정치 이상이 되면, 전압원(14)을 정지시킨다. 이 때 밸브(52i)를 지시 신호(Cv)에 의해 닫고, 밸러스트수의 전해조(10)로의 유입을 정지해도 된다. 단, 블로어(18)는 계속하여 운전된다.
이 소정치를 수소의 폭발 하한 농도보다 낮게 설정해 두면, 희석점(26)보다 하류측의 공기 중의 수소 농도를 폭발 하한 농도보다 낮게 유지할 수 있다. 또한, 소정치의 설정에 의해, 폭발 하한 농도에 대해서 여유가 있으면, 전압원(14)을 정지시키는 것이 아니라, 인가 전압을 낮게 하도록 제어해도 된다. 수소의 발생량이 줄어들기 때문이다. 또한, 소정치를 초과한 단계에서 입출력 장치(32)를 통하여 알람을 표시해도 된다.
예를 들면, 전해조(10)의 처리 유량이 600m3/h로 한다. 이론적인 수소 가스 발생량은 58.68L/min이 된다. 블로어(18)의 풍량을 6m3/min으로 하면, 희석 후(희석점(26) 통과 후)의 수소 가스 농도는 0.98vol%로 할 수 있다. 수소의 폭발 하한 농도는 4vol%(체적 농도)로 되어 있으므로, 충분히 낮은 농도로 희석할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 6에는, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치의 다른 실시 형태를 나타낸다. 밸러스트수 처리 장치(3)에서는, 내압 용기(16)에 있어서, 전압원(14)과 전해조(10)의 사이에 방해판(16d)이 설치되어 있으며, 내압 용기(16)가, 전압원(14)을 수납하는 구획(16A)과, 전해조(10)를 수납하는 구획(16B)인 2개의 구획으로 분할되어 있다. 단, 2개의 구획의 사이는 방해판(16d)의 간극(16dr)에 의해 연통되어 있다.
이러한 구성에서는, 블로어(18)로부터의 공기의 흐름은, 전압원(14)이 수납되어 있는 구획(16A)으로부터, 전해조(10)가 수납되어 있는 구획(16B)으로 흐르고, 배기관(20)을 향하여 흐른다. 따라서, 수소 발생원인 전해조(10)로부터 발화원인 전압원(14)을 향하여 수소 가스는 결코 흐르지 않으며, 보다 안전성이 높아진다.
또한, 도 6의 구성에서는, 구획(16A)과 구획(16B)이 물리적으로 거리가 떨어져 있으며, 각각의 구획을 각자의 내압 용기로 하여, 그 사이를 도풍관 등으로 연결시킨 구성이어도 된다. 이 경우, 도풍관은 간극(16dr)에 상당한다. 또한, 전해조(10)가 도 3의 전해조(11)이어도, 도 6의 구성은 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수를 전기 분해함으로써 미생물을 사멸시킨다. 또한, 그 과정에서 생긴 수소 가스는 폭발 한계 농도 이하에서 희석시키면서 배기할 수 있으므로, 안전하게 운전할 수 있다.
본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수를 이용하는 선박이나 잠수함에 적합하게 이용할 수 있다.
1, 2, 3: 밸러스트수 처리 장치 10, 11: 전해조
10u: 상면 10t: 정점 부분
10i, 11i: 밸러스트수 유입구 10o, 11o: 밸러스트수 유출구
10ad: 분기점 11e: 확대관
12: 전극 12a: 양극
12c: 음극 14: 전압원
14a: 접속점 14b: 접속점
14s: 교류 배선 16: 내압 용기
16ai: 공기 유입구 16ao: 공기 유출구
16A: 구획 16B: 구획
16d: 방해판 16dr: 간극
18: 블로어 20: 배기관
20v: 수직 설치 영역 22: 수소 배기관
24: 수소 가스 농도계 26: 희석점
30: 제어부 32: 입출력 장치
50: 밸러스트수 배관 50i: 유입측 밸러스트수 배관
50o: 유출측 밸러스트수 배관 52i: 밸브
52o: 밸브 54: 발전기
56: 공기 배관 56i: 유입측 공기 배관
56o: 유출측 공기 배관 56ib: 바이패스관
60i, 60o, 62, 64: 통과 부분 Ba: 밸러스트수의 부분
Bf: 수면 BR: 공간 부분
BRu: 상부 101: 전해 셀
102: 직류 전원 103: 전류계
104: 배기관 105: 혼합기
106: 질소 공급관 107: 유량 조정계
108: 제어부 109: 혼합기
110: 공기 공급관 111: 배기 덕트

Claims (8)

  1. 밸러스트수 유입구와 밸러스트수 유출구와 수소 배기관을 갖고, 내부에 전극이 배치된 전해조와,
    상기 전극에 직류 전압을 인가하는 전압원과,
    상기 전해조와 상기 전압원을 수납하는 내압 용기와,
    상기 내압 용기에 공기를 보내는 블로어와,
    상기 내압 용기에 접속된 배기관을 포함하고,
    상기 내압 용기는, 양압 상태로 설정되고,
    상기 수소 배기관은, 상기 내압 용기보다 상방에서 상기 배기관에 연통되고,
    상기 배기관에는,
    상기 수소 배기관이 연통되어 있는 지점보다 하류측에 수소 가스 농도계가 배치되어 있으며,
    상기 수소 가스 농도계의 출력에 의거하여 상기 전압원의 운전을 정지시키는 제어부를 추가로 갖는, 밸러스트수 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기관은 상기 내압 용기보다 상방에서 상기 배기관 중을 흐르는 공기가 중력 방향에서 하방으로부터 상방으로 흐르는 부분인 수직 설치 영역을 갖고,
    상기 수소 배기관은, 상기 수직 설치 영역에서 상기 배기관에 연통되는, 밸러스트수 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수소 배기관이 연통되어 있는 지점의 상기 배기관은, 내경이 상기 지점의 전후보다 좁게 형성되어 있는, 밸러스트수 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로어로부터의 공기를 상기 전해조 중에 보내는 바이패스관을 갖는, 밸러스트수 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 내압 용기는, 상기 전압원을 수납하는 구획과, 상기 전해조를 수납하는 구획으로 나눠져 있는, 밸러스트수 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해조의 상부는 추형(錐型)을 갖고, 상기 수소 배기관은 상기 추형의 정점에 연통되어 있는, 밸러스트수 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 내압 용기는, 상기 블로어로부터의 공기가 취입(吹入)되는 공기 유입구와, 상기 배기관이 연결되는 공기 유출구를 갖고, 상기 전압원은, 상기 공기 유입구로부터 상기 공기 유출구를 향한 공기의 흐름에 대해 상기 수소 배기관보다 풍상(風上) 측에 배치되어, 상기 공기 유입구로부터의 신선한 공기가 항상 내뿜어지는, 밸러스트수 처리 장치.
  8. 삭제
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