JP2020081999A - 液体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの腐食やスケールの付着を抑制することの可能な液体処理装置を提供する。【解決手段】本発明によれば、ケーシング１内部にフィルタ２を備えた液体処理装置１００であって、圧縮ガス噴出手段６と、回転手段３とを備え、フィルタ２は円筒状に形成され、圧縮ガス噴出手段６は、フィルタ２に向かって圧縮ガスを噴出するよう配置され、回転手段３は、フィルタ２及び圧縮ガス噴出手段６の一方を他方に対し相対回転させるよう構成される、液体処理装置１００が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタを有する液体処理装置に関する。

タンカー等の船舶は、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、通常、バラスト水と呼ばれる水をバラストタンク内に貯留する。このような船舶には、バラスト水の注排水による生態系の破壊を防ぐため、バラスト水を浄化処理する水処理装置（バラスト水処理装置）が設けられている。

水処理装置の一種として、例えば特許文献１には、円筒状のフィルタをケーシング内に配置することで水を濾過処理する、濾過装置を有するものが開示されている。

特開２０１４−２２７０６３号公報

ところで、このような濾過装置は、処理を行わない保管時において、ケーシング内部に残存する水（例えば、海水）に起因して、フィルタや他の構成要素が腐食するおそれがあった。また、残存する海水等に起因してフィルタにスケールが付着するおそれもあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、フィルタの腐食やスケールの付着を抑制することの可能な液体処理装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、ケーシング内部にフィルタを備えた液体処理装置であって、圧縮ガス噴出手段と、回転手段とを備え、前記フィルタは円筒状に形成され、前記圧縮ガス噴出手段は、前記フィルタに向かって圧縮ガスを噴出するよう配置され、前記回転手段は、前記フィルタ及び前記圧縮ガス噴出手段の一方を他方に対し相対回転させるよう構成される、液体処理装置が提供される。

本発明によれば、圧縮ガス供給手段がフィルタに対して圧縮ガスを噴出することで、フィルタを乾燥させ、腐食を抑制することが可能となっている。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。

好ましくは、排出手段を備え、前記排出手段は、複数のノズルと、接続管とを備え、前記複数のノズルはそれぞれ、前記接続管から延びるとともに前記フィルタに対向するよう配置され、前記接続管は、前記ノズルから導入された液体を前記ケーシング外部に排出するよう配置されており、前記圧縮ガス噴出手段は、前記接続管に圧縮ガスを供給することで、前記複数のノズルから前記フィルタに対し圧縮ガスを噴出するよう構成される。

好ましくは、前記回転手段は、前記フィルタを回転させるよう構成される。

本発明の実施形態に係るバラスト水処理装置１００の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

本発明の実施形態に係る液体処理装置としてのバラスト水処理装置１００は、船舶に設置されるバラスト装置において、バラスト水の浄化のために導入される。なお、本明細書における「バラスト水」については、バラストタンク（図示せず）に導入される前又はバラストタンクから排出された後に拘わらず、また、バラスト水処理装置１００に導入（流入）される前又はバラスト水処理装置１００から排出（流出）された後に拘わらず、船内に取り込まれた水を全て「バラスト水」と表現する。また、船内に取り込むバラスト水には、海水、淡水、汽水等が含まれるものとする。

１．構成
本実施形態のバラスト水処理装置１００は、図１に示すように、円筒状のケーシング１と、円筒状のフィルタ２と、フィルタ回転手段３とを備える。円筒状のフィルタ２は、ケーシング１内に配置され内部（一次側）に流入した海水等の濾過処理前のバラスト水を濾過して外部（二次側）へ流出させる。フィルタ回転手段３は、フィルタ２をその軸心を中心に回転させる。

また、バラスト水処理装置１００は、バラスト水を排出する第１排出手段４と、フィルタ２に向かって洗浄水を噴出する洗浄液噴出手段５と、フィルタ２に向かって圧縮ガスを噴出する圧縮ガス噴出手段６とを備える。以下、各構成を具体的に説明する。

ケーシング１は、円筒状に形成され、上部開口部が蓋部１１で、下部開口部が底部１２で密閉されている。ケーシング１内に配置された円筒状のフィルタ２は、その上部開口部が上閉止部１３で密閉され、下部開口部が下閉止部１４で閉止される。これらの構成により、フィルタ２内部（一次側）が、ケーシング１とフィルタ２の間（二次側）と隔てられている。フィルタ２は、例えば、多数の貫通孔が形成された金属板を円筒状に曲げ加工すると共に、円筒状の軸方向に延びる一対の側縁部を溶接することにより形成される。

ケーシング１の下部には、濾過処理前のバラスト水をフィルタ２の内部に導入する導入口１５が設けられる。導入口１５には、導入ラインＬ１が接続される。導入ラインＬ１には、開閉弁Ｖ１を挟んで開閉弁バラスト水を圧送するバラスト装置のポンプ８が接続される。また、ケーシング１の側部には、フィルタ２を通過した濾過処理後のバラスト水が流出する流出口１６が設けられる。なお、導入ラインＬ１には、開閉弁Ｖ１よりも下流側において、ケーシング１内のバラスト水を排出する際に用いる分岐ラインＬ３が接続される。また、分岐ラインＬ３には、開閉弁Ｖ３が設けられる。

導入ラインＬ１を流れ導入口１５から導入されたバラスト水は、下部回転軸部材３２を通ってフィルタ２内に入り、フィルタ２を通過し濾過処理されてケーシング１とフィルタ２の間に形成される空間に入り、流出口１６から流出する。流出口１６から流出した濾過処理後のバラスト水は、流出ラインＬ２を流通してバラストタンク（図示せず）に貯留される。

フィルタ回転手段３は、上部回転軸部材３１と、下部回転軸部材３２と、モータ３３とを備える。上部回転軸部材３１は、フィルタ２の上閉止部１３を保持し、下部回転軸部材３２は、下閉止部１４を保持する。モータ３３は、上部回転軸部材３１を回転させる。また、上部回転軸部材３１は、ケーシング１の蓋部１１を貫通し、シーリングされた軸受部材１８を介して蓋部１１に回転自在に且つ液密に支持される。下部回転軸部材３２は、ケーシング１の底部１２を貫通し、シーリングされた軸受部材１９を介して底部１２に回転自在に且つ液密に支持される。下部回転軸部材３２は、フィルタ２内と連通するとともにケーシング１の底部１２からケーシング１の外に突出する管状体となっている。

第１排出手段４は、フィルタ２の一次側に配置され、複数のノズル部材４１と、複数のパイプ部材４２と、接続管４３とを備える。接続管４３は、集合管４４と、外部接続ライン４５とを備える。第１排出手段４は、フィルタ２に付着した異物をケーシング１の外部へと排出するために用いられる。なお、特許請求の範囲における「ノズル」との用語は、接続管４３の集合管４４から放射状に延びるノズル部材４１とパイプ部材４２とを総称したものとする。

ノズル部材４１は、その先端部がフィルタ２の内周面（一次側面）に向かってスリット状に開口し、フィルタ２に対向するよう配置される。ノズル部材４１の基端部は、円筒形状となっており、パイプ部材４２に接続される。本実施形態において、ノズル部材４１はコイルスプリング等の付勢手段（図示せず）によってフィルタ２に向かって押圧されており、ノズル部材４１先端部の端面のフィルタ２からの離間が抑制されている。

パイプ部材４２は、先端側がノズル部材４１に接続され、基端側が集合管４４に接続される円筒状の部材である。本実施形態において、ノズル部材４１及びパイプ部材４２は、周方向に９０度間隔で４列、それぞれ上下方向に３本づつ、合計１２本設けられる（図２では、右方向に延びるもの以外を省略している）。そして、上下に配置されているノズル部材４１の間の未吸引部を無くすため、１方の列のノズル部材４１の間に他の列のノズル部材４１が位置するよう、列ごとに高さ方向の位置をずらして配置されている。

接続管４３は、上述したように、集合管４４と、当該集合管４４と接続される外部接続ライン４５とを備える。集合管４４は、上部側がフィルタ２の内部に配置され、下部側がケーシング１外へと延びる。より具体的には、集合管４４の上部は、フィルタ２の中心軸に一致する位置に配置され、上端部が閉鎖し下端部が開口している。集合管４４の上端部は、フィルタ２の上部回転軸部材３１の中央に設けられた孔に挿入されて支持されている。集合管４４の下部は、下部回転軸部材３２の内部を、フィルタ２の回転を妨げないように下方に延びる。集合管４４の下端側は、屈曲して延びており、導入口１５の周面を貫通している。外部接続ライン４５は、集合管４４の下端と接続される。外部接続ライン４５には、開閉弁４６が設けられる。以上のような構成の接続管４３には、ノズル部材４１及びパイプ部材４２を流通したバラスト水及び異物が集合して流通する。接続管４３は、これらを外部接続ライン４５からバラスト水処理装置１００の外部へと排出する。

洗浄液噴出手段５は、フィルタ２の二次側に設けられ、複数の洗浄ノズル５１と、洗浄ライン５２と、洗浄ポンプ５３とを備える。複数の洗浄ノズル５１は、ケーシング１の側部に設けられており、先端部がケーシング１内、特にフィルタ２の外周面に向かって開口している。本実施形態では、各洗浄ノズル５１を、複数配置された各ノズル部材４１と同周上に配置している。なお、各洗浄ノズル５１は、フィルタ２の軸方向全域に洗浄液を噴出できることが好ましいが、その構成は特に限定されるものではない。

洗浄ライン５２は、各洗浄ノズル５１と接続され、洗浄ポンプ５３によって圧送される洗浄液を各洗浄ノズル５１に供給する。洗浄ライン５２にはまた、開閉弁５４が設けられている。洗浄ライン５２の上流側は、洗浄液供給源（図示せず）に接続される。洗浄液としては、フィルタ２で処理されたバラスト水を用いることが可能である。ただし、バラストタンク内に貯留された水、他の用途で使用する目的で貯留されている生活用水や飲料水などを用いても良い。

圧縮ガス噴出手段６は、複数のノズル部材４１と、複数のパイプ部材４２と、接続管４３の一部（集合管４４及び外部接続ライン４５の一部）と、圧縮ガス供給管６１と、圧縮ガス供給源６２と、開閉弁６３とから構成される。ここで、本実施形態において、複数のノズル部材４１、複数のパイプ部材４２及び接続管４３は、第１排出手段４の構成要素でもある。すなわち、本実施形態において、第１排出手段４と圧縮ガス噴出手段６とは、ノズル部材４１、パイプ部材４２及び接続管４３の一部を共有している。

圧縮ガス供給管６１は、その一端が開閉弁４６よりも上流側（パイプ部材４２側）の位置において接続管４３の外部接続ライン４５と接続される。圧縮ガス供給管６１の他端は、コンプレッサ等の圧縮ガス供給源６２と接続される。また、圧縮ガス供給管６１には、開閉弁６３が設けられる。

このような構成により、本実施形態の圧縮ガス噴出手段６は、圧縮ガス供給源６２から供給された圧縮ガスを、複数のノズル部材４１の先端部に設けられた開口からフィルタ２の内周面に向かって噴射可能となっている。

第２排出手段７は、排出口７１と、排出ライン７２と、開閉弁７３とを備える。排出口７１は、ケーシング１の底部１２に設けられ、底部１２を貫通している。排出口７１には、排出ライン７２が接続される。第２排出手段７は、ケーシング１の内部に収容されたバラスト水をフィルタ２の一次側からケーシング１（又はバラスト水処理装置１００）の外部へと排出する際に用いられる。

２．動作
次に、本実施形態のバラスト水処理装置１００の動作、具体的には、フィルタ２による濾過中の動作（濾過動作）と、ケーシング１内のバラスト水が排水された状態でフィルタ２を洗浄する空間洗浄動作と、フィルタ２を乾燥させる動作（乾燥動作）とを、それぞれ説明する。

＜濾過動作＞
バラスト水処理装置１００の濾過動作は、ポンプ８の駆動によりバラスト水を導入口１５からフィルタ２の内部（一次側）に流入させ、フィルタ２の外部（二次側）へと流通させることで行われる。濾過されたバラスト水は、ケーシング１とフィルタ２の間に形成される空間に入り、流出口１６から流出する。流出したバラスト水は、流出ライン（図示せず）を通ってバラストタンクに貯留される。

バラスト水の濾過運転中には、フィルタ２の洗浄動作が連続あるいは間欠的に行われる。具体的には、第１排出手段４内の圧力をフィルタ２の二次圧よりも低くなるようにし、接続管４３に設置される開閉弁４６を開いておくことで、フィルタ２に付着した異物をフィルタ２の二次側にある濾過後のバラスト水と一緒にノズル部材４１の開口から吸引する。この際には、フィルタ回転手段３により、フィルタ２を回転させておく。したがってフィルタ２は、ノズル部材４１（第１排出手段４）に対し相対回転する。そして、吸引した異物を、ノズル部材４１、パイプ部材４２及び接続管４３を介して外部へ排出する。また、濾過処理中の洗浄の際には、洗浄液噴出手段５の開閉弁５４を開き、洗浄ポンプ５３を駆動させて洗浄ノズル５１からフィルタ２に向かって洗浄液を噴出させる。これにより、フィルタ２に付着した異物がフィルタ２から剥離し、ノズル部材４１から効果的に除去される。

＜空間洗浄動作＞
空間洗浄動作は、ケーシング１内のバラスト水が排水された状態で、洗浄液噴出手段５により洗浄流体を噴出することで行われる。具体的には、まず、バラスト装置のポンプ８を停止させるとともに導入ラインＬ１の開閉弁Ｖ１を閉じ、ケーシング１内に新たなバラスト水が流入しないようにする。次に、導入ラインＬ１から分岐する分岐ラインＬ３の開閉弁Ｖ３及び第２排出手段７の開閉弁７３を開き、排出ライン７２を介してケーシング１内のバラスト水を排水する。

なお、排水の際には、図示しない圧縮ガス供給手段により、排水動作と同時にケーシング１内に圧縮ガスを供給（パージ）するのが好ましい。これにより、ケーシング１内に収容されたバラスト水を速やかに排出することができる。なお、圧縮ガスをパージする場合には、圧縮ガスが流出しないよう、流出ラインＬ２の開閉弁Ｖ２及び第１排出手段４の接続管４３に設けられた開閉弁４６を閉じることになる。

そして、ケーシング１内のバラスト水が排水された後、洗浄液噴出手段５の開閉弁５４を開き、洗浄ポンプ５３を駆動させて洗浄ノズル５１からフィルタ２に向かって洗浄液を噴出させる。この際にも、フィルタ回転手段３により、フィルタ２を回転させておく。したがってフィルタ２は、ノズル部材４１（第１排出手段４の一部）に対し相対回転する。これにより、ケーシング１内に圧縮ガスがパージされた状態でフィルタ２全体を洗浄することができる。

なお、空間洗浄動作は、上述した濾過動作中において、フィルタ２への異物の堆積量が増加し、濾過処理中の洗浄動作では異物が除去しきれなくなった際やバラスト水処理装置１００の運転を停止して保管する際に、所定時間行う。空間洗浄のタイミングを決めるため、フィルタ２の一次側の水圧とフィルタ２の二次側の水圧から差圧を検出する差圧検出手段（図示せず）を設けることが好ましい。差圧（フィルタ２の一次側の圧力から二次側の圧力を引いた値）が大きい場合はフィルタ２への異物の堆積量が多くなっていることを示すので、差圧が大きくなったタイミングで空間洗浄を行うのが好適である。また、空間洗浄は、バラスト水処理装置１００によるバラスト水の濾過処理が終了した後にも行うことができる。

＜乾燥動作＞
乾燥動作は、ケーシング１内の水が排水された状態で、圧縮ガス噴出手段６により圧縮ガスを噴出することで行われる。本実施形態において、乾燥動作は、濾過動作及び空間洗浄動作の終了後、フィルタ２の保管前の処理として行われる。具体的には、まず、第１排出手段４の接続管４３に設けられた開閉弁４６を閉じる。そして、圧縮ガス噴出手段６の圧縮ガス供給管６１に設けられた開閉弁６３を開く。これにより、圧縮ガス供給源６２からの圧縮ガスが接続管４３の外部接続ライン４５に供給される。外部接続ライン４５に供給された圧縮ガスは、集合管４４、パイプ部材４２及びノズル部材４１を流通し、ノズル部材４１のスリット状の開口からフィルタ２の内周面に向かって噴射される。この際にも、フィルタ回転手段３により、フィルタ２を回転させておく。したがってフィルタ２は、ノズル部材４１（圧縮ガス噴出手段６の一部）に対し相対回転する。これにより、フィルタ２の全周に亘って圧縮ガスを噴射することができ、フィルタ２全体を乾燥させることができる。なお、ノズル部材４１に形成される開口は、その開口面積を小さくすることで、圧縮ガスの噴出する流速を高め、乾燥性能を向上させることが可能である。

３．効果
以上のように、本実施形態のバラスト水処理装置１００は、フィルタ２に向かってノズル部材４１から圧縮ガスを噴出する圧縮ガス噴出手段６を備えており、また、フィルタ回転手段３によりフィルタ２を回転可能に構成されている。このような構成となっていることから、フィルタ２を効率的に乾燥させることが可能となっており、濾過処理を行わない保管時において、フィルタ２の腐食を抑制することが可能となっている。

また、本実施形態のバラスト水処理装置１００は、濾過動作中にフィルタ２を洗浄する第１排出手段４とフィルタ２に圧縮ガスを噴出する圧縮ガス噴出手段６とが、ノズル部材４１、パイプ部材４２及び接続管４３の一部の構成となっている。これにより、部品点数を増加させることなく、洗浄動作と乾燥動作とを行うことが可能となっている。

４．変形例
なお、本発明は、以下の形態でも実施することができる。
・上記実施形態のバラスト水処理装置１００は、圧縮ガス噴出手段６の圧縮ガス供給管６１が接続管４３の外部接続ライン４５に接続されていたが、これに限らない。すなわち、圧縮ガス供給管６１を集合管４４に接続する構成とすることも可能である。
・上記実施形態のバラスト水処理装置１００は、第１排出手段４と圧縮ガス噴出手段６とでノズル部材４１、パイプ部材４２及び接続管４３の一部を共有する構成であったが、これに限らない。すなわち、圧縮ガス噴出手段６を第１排出手段４とは別に構成することも可能である。また、圧縮ガス噴出手段６と洗浄液噴出手段５とで洗浄ノズル５１を共有し、乾燥動作において、洗浄ノズル５１から圧縮ガスを噴出させる構成とすることも可能である。
・上記実施形態では、濾過動作中のフィルタ２の洗浄と空間洗浄中のフィルタ２の洗浄のいずれの場合も、洗浄液噴出手段５が洗浄液を噴出する構成であったが、これに限らない。すなわち、複数系統の洗浄液噴出手段を備え、濾過動作中のフィルタ２の洗浄と空間洗浄中のフィルタ２の洗浄とで、異なる洗浄液噴出手段により洗浄を行う構成とすることも可能である。
・一方、本発明を、洗浄液噴出手段５を有さないバラスト水処理装置１００に用いることも可能である。この場合、濾過動作においては第１排出手段４の吸引による洗浄のみを行い、濾過処理終了後は、ケーシング１内のバラスト水を排水した後、空間洗浄動作を行うことなく上述した乾燥動作に入ることになる。
・上記実施形態におけるバラスト水処理装置１００は、フィルタ２（一方）を圧縮ガス噴出手段６（他方）に対して相対回転させる構成であったが、これに限らない。すなわち、本発明を、固定されたフィルタ２に対して圧縮ガス噴出手段６の一部（例えば、ノズル部材４１とパイプ部材４２）が回転する構成のバラスト水処理装置に適用しても良い。
・上記実施形態では、ノズル部材４１をフィルタ２の内側に配置していたが、ノズル部材４１をフィルタ２の外側に配置することも可能である。つまり、ノズル部材４１はフィルタ２の一次側に配置しても良く、フィルタ２の二次側に配置しても良い。
・上記実施形態では、本発明を、船舶で用いられバラスト水を処理するバラスト水処理装置に適用したが、これに限らない。即ち、本発明を、海、河川、湖沼、池等の水、及び工業水等を処理する水処理装置に適用してもよい。さらに、水を処理する水処理装置ではなく、水以外の液体（例えば、油）を処理する液体処理装置に適用することも可能である。

１ ：ケーシング
２ ：フィルタ
３ ：フィルタ回転手段
４ ：第１排出手段
５ ：洗浄液噴出手段
６ ：圧縮ガス噴出手段
７ ：第２排出手段
８ ：ポンプ
１１ ：蓋部
１２ ：底部
１３ ：上閉止部
１４ ：下閉止部
１５ ：導入口
１６ ：流出口
１８ ：軸受部材
１９ ：軸受部材
３１ ：上部回転軸部材
３２ ：下部回転軸部材
３３ ：モータ
４１ ：ノズル部材
４２ ：パイプ部材
４３ ：接続管
４４ ：集合管
４５ ：外部接続ライン
４６ ：開閉弁
５１ ：洗浄ノズル
５２ ：洗浄ライン
５３ ：洗浄ポンプ
５４ ：開閉弁
６１ ：圧縮ガス供給管
６２ ：圧縮ガス供給源
６３ ：開閉弁
７１ ：排出口
７２ ：排出ライン
７３ ：開閉弁
１００ ：バラスト水処理装置
Ｌ１ ：導入ライン
Ｌ２ ：流出ライン
Ｌ３ ：分岐ライン
Ｖ１〜Ｖ３ ：開閉弁

Claims (3)

1. ケーシング内部にフィルタを備えた液体処理装置であって、
   圧縮ガス噴出手段と、回転手段とを備え、
   前記フィルタは円筒状に形成され、
   前記圧縮ガス噴出手段は、前記フィルタに向かって圧縮ガスを噴出するよう配置され、
   前記回転手段は、前記フィルタ及び前記圧縮ガス噴出手段の一方を他方に対し相対回転させるよう構成される、液体処理装置。
2. 請求項１に記載の液体処理装置であって、排出手段を備え、
   前記排出手段は、複数のノズルと、接続管とを備え、
   前記複数のノズルはそれぞれ、前記接続管から延びるとともに前記フィルタに対向するよう配置され、
   前記接続管は、前記ノズルから導入された液体を前記ケーシング外部に排出するよう配置されており、
   前記圧縮ガス噴出手段は、前記接続管に圧縮ガスを供給することで、前記複数のノズルから前記フィルタに対し圧縮ガスを噴出するよう構成される、液体処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液体処理装置であって、
   前記回転手段は、前記フィルタを回転させるよう構成される、液体処理装置。