压载装置以及压载水的流通控制方法与流程

本发明涉及对贮存压载水的压载罐进行注水及排水的压载装置以及使用该压载装置的压载水的流通控制方法。

背景技术：

油船等船舶在卸下所装载的原油等之后再次向目的地航行时，为了使航行中的船舶平衡而通常将被称作压载水的水贮存在压载罐内。此类船舶具备用于对压载罐进行压载水的注水及排水的管路系统设备(以下称作压载装置)。

例如，专利文献1中记载了具备转数维持为恒定的泵与能够进行流量调整的排出阀(流量调整阀)的压载装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-108446号公报

然而，在使用专利文献1记载的发明的情况下，存在因流量调整阀的下游侧的压力降低(形成负压)而产生气穴从而无法进行流量调整的顾虑、或阀、其他设备损伤的顾虑。

技术实现要素：

本发明要解决的课题

本发明是鉴于此类情况而完成的，其目的在于提供一种压载装置，该压载装置抑制流量调整阀的下游侧的气穴，能够防止无法进行流量调整的情况或设备损伤的情况。

用于解决课题的机构

根据本发明提供一种压载装置，其具备流量调整阀和控制机构，该控制机构通过泵对压载罐进行压载水的注水及排水，并且通过所述流量调整阀调整所述压载水的流量，其中，在所述流量调整阀的下游侧还具备调整该流量调整阀的背压的背压调整阀。

根据此类结构，通过由背压调整阀消除流量调整阀的下游侧的负压而抑制气穴，由此能够防止无法进行流量调整的情况或设备损伤的情况。

以下，例示本发明的各种实施方式。以下所示的实施方式能够相互组合。

优选的是，所述控制机构根据下述a～c的至少一个指标进行所述背压调整阀的开度控制，a：所述流量调整阀的开度；b：所述流量调整阀的下游侧的压力；c：所述压载水的流量。

优选的是，所述控制机构至少存储有根据在所述流量调整阀的下游侧产生气穴时的所述a～c的任一个指标的状态确定的阈值，在所述a～c的任一个指标超过所述阈值的情况下，控制所述背压调整阀节流。

优选的是，所述背压调整阀具有流通部，所述背压调整阀构成为，即便在将该背压调整阀关闭的状态下，一部分压载水也通过所述流通部在所述背压调整阀中流通。

优选的是，所述压载装置还具备在所述压载水的流路中对该压载水进行净化处理的处理装置，所述控制机构使所述流量调整阀开闭，以使得在所述处理装置中流通的压载水的流量恒定。

优选的是，所述背压调整阀设置在靠近压载水排出口的下方位置。

另外，本发明提供一种压载水的流通控制方法，其是通过泵对压载罐进行注水及排水时的压载水的流通控制方法，其中，所述压载水的流通控制方法包括以下步骤：通过流量调整阀调整所述压载水的流量；以及利用设置在所述流量调整阀的下游侧的背压调整阀调整所述流量调整阀的背压。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式所涉及的压载装置的概要的图。

图2是示出图1的压载装置的背压调整阀的图。

图3是示出图1的压载装置的压载动作时的流路的图。

图4是示出图1的压载装置的压载动作的流程图。

图5是示出图1的压载装置的卸载动作时的流路的图。

图6是示出图1的压载装置的卸载动作的流程图。

图7是示出本发明的另一实施方式所涉及的压载装置的概要的图。

图8是示出本发明的又一实施方式所涉及的压载装置的压载动作的流程图。

附图标记说明

1：泵

2：过滤装置

2：压载水过滤装置

3：紫外线反应器

4：流量计

5：压载罐

6：控制机构

7：流量调整阀

8：背压调整阀

9：压力计

90：阀体

91：阀轴

92：阀箱

93：贯通孔

l1～l9：工作线

p1、p2：阈值

r1、r2：阈值

sc1：海水吸入箱

sc2：船外排出口

v1～v9：开闭阀

x、y：规定量

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。以下所示的实施方式中所示的各种技术特征能够相互组合。另外，各特征独立地形成发明。

1.压载装置的结构

图1是示出本实施方式所涉及的压载装置的结构的概要图。如图1所示那样，本实施方式的压载装置主要包括通过过滤器对压载水进行过滤处理的压载水过滤装置2、向压载水照射紫外线而对微生物进行杀菌处理的紫外线反应器3、计量压载水的流量的流量计4、以及进行压载装置的各动作的控制的控制机构6。

然而，压载水基本上在卸货港取水并在装货港排出，因此当在不同于卸货港的海域的装货港排出压载水时，会向该港放出其他海域的微生物，存在破坏该海域的生态系统的顾虑。因此，在本实施方式中，通过压载水过滤装置2与紫外线反应器3构成对压载水进行净化的处理装置，减少压载水中含有的微生物的含有量。在本实施方式中，压载水过滤装置2与紫外线反应器3使用已知的结构。

需要说明的是，对于本说明书中的“压载水”无论在向压载罐5导入(流入)之前或者从压载罐5排出(流出)之后，都将获取到船内的水全部称作“压载水”。另外，获取到船内的压载水包括海水、淡水、咸淡水等。

本实施方式的压载装置进行将海水等船外的水从海水吸入箱sc1导入到船内而对压载罐5进行注水的压载动作、以及将贮存于压载罐5的压载水从船外排出口sc2排出的卸载动作。在进行压载动作时，压载水在图3的路线中流通，在进行卸载动作时，压载水在图5的路线中流通。这些具体作以及路线之后叙述。

另外，本实施方式所涉及的压载装置具备在上述的各构成要素中流通的多条工作线l1～l9。“工作线”指的是流路、路线、管路等流体能够流通的工作线的统称。

具体地说，如图1所示那样，工作线l1是连接海水吸入箱sc1与泵1的工作线，工作线l2是连接泵1与压载水过滤装置2的工作线，工作线l3是连接压载水过滤装置2与紫外线反应器3的工作线，工作线l1～工作线l3分别具有开闭阀v1～开闭阀v3。工作线l4是连接紫外线反应器3与流量计4的工作线，工作线l4上从上游侧依次设置流量调整阀7与背压调整阀8。另外，工作线l5是连接流量计4与压载罐5的工作线，具有开闭阀v4。

另外，工作线l6是一端在开闭阀v4与压载罐5之间的位置与工作线l5连接而另一端在开闭阀v1与泵1之间的位置与工作线l1连接并且将压载罐5与泵1连接的工作线，具有开闭阀v5。工作线l7是一端在泵1与开闭阀v2之间的位置与工作线l2连接而另一端在开闭阀v3与紫外线反应器3之间的位置与工作线l3连接并且绕过压载水过滤装置2的工作线，具有工作线l2侧的开闭阀v6与工作线l3侧的开闭阀v7这两个阀。工作线l8是一端在流量计4与开闭阀v4之间的位置与工作线l5连接而另一端与船外排出口sc2连接的工作线，具有开闭阀v8。在此基础上，工作线l9是一端在开闭阀v6与开闭阀v7之间的位置与工作线l7连接而另一端在背压调整阀8与流量计4之间的位置与工作线l4连接的工作线，具有开闭阀v9。

控制机构6通过控制泵1以及上述开闭阀v1～v9的开闭而进行压载水向压载罐5压载的压载动作控制以及从压载罐5卸载的卸载动作控制。另外，在本实施方式中，控制机构6还进行根据流量计4的计量值相应地改变流量调整阀7的开度的控制、以及根据流量调整阀7的开度相应地改变所述背压调整阀8的开度的控制。需要说明的是，如图3以及图5所示那样，流量计4设置于在进行压载动作时和卸载动作时均能够计量通过流量调整阀7的流量的位置。

例如图2所示那样，背压调整阀8是阀体90被支承为能够以阀轴91作为中心在阀箱92内旋转的蝶阀。然后，在本实施方式中，在背压调整阀8的阀体90形成有作为流通部的贯通孔83。因此，在关闭阀的情况下，也形成为一部分压载水通过贯通孔83而流通的机构。需要说明的是，作为背压调整阀8，也可以不使用图2所示的蝶阀，而是其他种类的阀。此外，作为流通部，即便不是贯通孔83，只要是具有在关闭阀的情况下一部分压载水流通的间隙的结构即可。因此，流通部也可以设置在阀箱侧而不是阀体。另外，在本实施方式中，背压调整阀8设置在靠近外排出口sc2的下方位置。

2.压载装置的动作

接下来，说明如上述那样构成的本实施方式的压载装置的动作。

2.1压载动作

图3示出本实施方式所涉及的压载装置的压载动作时压载水流动的路线。具体地说，粗线所示的工作线l1～工作线l5是进行压载动作时压载水流动的流路。另外，图4是压载动作的流程图。以下，使用图3以及图4详细说明压载动作。

如图4所示那样，首先，控制机构6开始进行泵1的驱动并且打开开闭阀v1、v6、v9、v8，关闭其他开闭阀，使压载水在海水吸入箱sc1与船外排出口sc2之间流通(步骤s1)。

之后，打开开闭阀v2、v3、流量调整阀7、背压调整阀8，关闭开闭阀v6以及v9，使压载水在压载水过滤装置2以及紫外线反应器3(处理装置)中流通，起动这些处理装置(步骤s2)。

接下来，控制机构6从流量计4获取流通的压载水的流量，开始进行流量调整阀7的开度调整，使其流量达到大体恒定的规定量x(步骤s3)。该规定量x设定为压载水过滤装置2能够进行过滤处理的额定流量与紫外线反应器3能够对微生物进行杀灭处理的额定流量中的较小的额定流量。另外，在本实施方式中，泵1设为最大排出量大于该额定流量。由此，能够将通过由压载水过滤装置2与紫外线反应器3构成的处理装置进行适当处理后的压载水以最短时间贮存到压载罐5。

接下来，在判断紫外线反应器3被加热后，打开开闭阀v4并关闭开闭阀v8，形成图3所示的流路，控制机构6开始将压载水向压载罐5贮存(步骤s4)。需要说明的是，在开始向压载罐5进行贮存时，预先关闭背压调整阀8。

需要说明的是，在步骤s4中，需要为了使流量恒定而调整流量调整阀7的开度，其原因在于，流路的压力损失因贮存于压载罐5的压载水的贮存量而变化等。具体地说，在压载罐5内的压载水的贮存量少时，来自压载罐5的压力(以下称作压载罐压力)低而使得泵1的排出侧的压力降低，因此流量容易增加。因此，通过使流量调整阀7节流而调整流量。

然而，在压载罐5内的压载水的贮存量少时，当为了调整流量而使流量调整阀7节流时，在流量调整阀7的下游侧流速增加并且压力降低，容易产生气穴。因此，在本实施方式中，在流量调整阀7的下游侧设置背压调整阀8，作为控制的指标，在流量调整阀7的开度小于阈值r1的情况下，控制机构6进行将背压调整阀8保持为关闭状态的控制(步骤s5)。由此，在流路中流动的压载水仅从背压调整阀8的贯通孔83流动，故而产生通过直径小的贯通孔83所带来的压力损失。因此，背压调整阀8的上游侧的压力上升而形成正压，能够防止流量调整阀7的背压降低所带来的气穴。

需要说明的是，阈值r1设定为比在流量调整阀7的下游侧产生气穴的开度略高的值。另外，背压调整阀8并非完全关闭，也可以进行使阀节流至产生压力损失且流量调整阀7的背压达到正压的程度的控制，在该情况下，也可以采用不设置贯通孔83的结构。

接下来，当通过泵的驱动而使得压载罐5内的压载水的贮存量逐渐增加时，由于压载罐压力上升，因此控制机构6通过逐渐增大流量调整阀7的开度而将流量保持为恒定。然后，在流量调整阀7的开度达到阈值r1以上的阶段，控制机构6打开背压调整阀8(步骤s6)。由此，能够抑制背压调整阀8所带来的不必要的压力损失，控制机构6能够通过流量调整阀7适当地调节流量。

然后，最后当压载罐5内的压载水的贮存量达到目标量时，控制机构6停止处理装置的处理以及泵1，压载动作结束(步骤s7以及步骤s8)。需要说明的是，虽然未体现在流程图中，但在流量调整阀7的开度不超过p1而压载罐5的贮存量达到目标量的情况下，不进入步骤s6而使在步骤s5的状态下停止处理装置以及泵1的驱动。

2.2卸载动作

接下来，图5示出本实施方式所涉及的压载装置的卸载动作时压载水流动的路线。具体地说，粗线所示的工作线l5的一部分、工作线l6、工作线l1的一部分、工作线l2的一部分、工作线l7、工作线l3的一部分、工作线l4、工作线l5的一部分、工作线l8是进行压载动作时压载水流动的流路。在本实施方式中，在进行卸载动作时，压载水不通过压载水过滤装置2，而是通过工作线l7绕行。这是因为压载罐5内的压载水在进行上述压载动作时已经经过过滤处理。另外，图6是卸载动作的流程图。压载水的流路虽不同，但与压载动作类似。以下，使用图5以及图6详细说明卸载动作。

图6所示那样，首先控制机构6开始进行泵1的驱动并且打开开闭阀v5～v7、流量调整阀7、背压调整阀8以及开闭阀v4，关闭其他开闭阀，使压载水在通过紫外线反应器3的流路中循环(步骤ss1)。

接下来，控制机构6从流量计4获取流通的压载水的流量，开始进行流量调整阀7的开度调整，以使得该流量达到规定量y(恒定量)(步骤ss2)。该流量的规定量设定为紫外线反应器3能够对微生物进行杀灭处理的额定流量。由此，在压载罐5内残存有微生物的情况下，也能够将进行杀灭处理后的卸载水从船外排出口sc2排出。

接下来，起动紫外线反应器3(步骤ss3)，在判断为紫外线反应器3预热后，关闭开闭阀v4并打开开闭阀v8，形成图5所示的流路，控制机构6开始从船外排出口sc2进行压载水的排水(步骤ss4)。需要说明的是，在开始进行压载水的贮存时，与压载时相反，预先打开背压调整阀8。

在此，在进行卸载动作时，由于压载罐5内的压载水的贮存量缓缓减少，因此压载罐压力也缓缓减少。因此，在进行卸载动作时，从一开始就预先打开背压调整阀8，但在流量调整阀7的开度降至阈值r2以下的阶段，进行关闭背压调整阀8的控制。另外，即便贮存量减少，流量调整阀7的开度达到阈值r2以上，若无法确保额定流量，则再次打开背压调整阀(步骤ss5以及步骤ss6)。由此，在进行卸载动作时，也通过在压载罐5的贮存量多时关闭背压调整阀8来防止流量调整阀7的背压的降低所带来的气穴，在贮存量减少的情况下打开背压调整阀8来防止压力损失，从而能够在不超过额定处理能力的范围内确保尽可能多的处理流量。

需要说明的是，由于在压载动作时与卸载动作时流路不同且流路中的压力损失也不同，因此优选卸载动作时的阈值r2确定为与压载动作时的阈值r1不同的值，但也可以将阈值r1与阈值r2设定为相同的值。另外，在卸载动作时，不需要完全关闭背压调整阀8，也可以进行使阀节流以便不产生压力损失的控制。

然后，最后，当压载罐5内的压载水全部排出或排出至达到目标量时，控制机构6停止紫外线反应器3以及泵1停止，结束卸载动作(步骤ss7以及步骤ss8)。需要说明的是，虽未体现在流程图中，但在背压不低于p2而压载罐5的贮存量达到目标量的情况下，不进入步骤ss6而使在步骤ss5的状态下使紫外线反应器3以及泵1的驱动停止。

3.作用效果

根据以上说明的实施方式，能够起到以下作用效果。

(a)由于本实施方式所涉及的压载装置具有背压调整阀8，因此能够通过关闭背压调整阀8而减少流量调整阀7的下游侧的压力降低来抑制气穴。

(b)相对于以往的结构，只要设置背压调整阀8就能够抑制气穴，能够抑制部件件数的增加。

(c)由于背压调整阀8设置在靠近船外排出口sc2的下方位置，因此能够防止背压调整阀的下游侧因与船外排出口sc2的高低差而形成负压，从而引起气穴的情况，另外，容易进行背压调整阀8的施工。

4.变形例

还能够通过以下方式实施本发明所涉及的压载水处理装置。

在上述的实施方式中，根据流量调整阀7的开度相应地进行背压调整阀8的开闭控制，但也可以如图7所示那样，作为控制的指标，在流量调整阀7与背压调整阀8之间的位置设置压力计9，根据从压力计9获取的流量调整阀7的背压相应地进行背压调整阀8的开闭控制。

具体地说，在进行压载动作时，控制机构6进行在从压力计9获取的流量调整阀7的下游侧的压力(背压)为阈值p1以下的情况下，继续背压调整阀8的关闭状态，在背压超过阈值p1的情况下打开背压调整阀8的控制。该情况下的压载动作在图4的流程图中能够通过将步骤s5的比较判断设为背压＜p1而表示。需要说明的是，产生气穴的原因是，特别是从流量调整阀7的下游侧的压力(背压)形成为负压，大气压下溶解于水中的空气气化，因此优选阈值p1设为背压不形成负压的程度的正压。另外，在进行卸载动作时，控制机构6进行在从压力计9获取的流量调整阀7的下游侧的压力(背压)降至阈值p2以下的阶段关闭背压调整阀8的控制。该情况下的卸载动作在图6的流程图中能够通过将步骤s5的比较判断设为背压＜p2而表示。由此，在进行卸载动作时，也能够在流量调整阀7的背压降低时防止特别是因形成为负压而产生的气穴。

此外，由于流量调整阀7的开度根据流量计4的值而确定，因此控制机构也可以作为控制的指标而根据从流量计4获取的流量直接进行背压调整阀8的开闭控制。在这样的情况下，背压调整阀8的开闭控制以外的压载动作、卸载动作也基本上与上述的实施方式相同。

在此基础上，也能够复合地使用上述实施方式中的流量调整阀7的开度、流量调整阀7的背压、压载水的流量进行背压调整阀8的开闭控制。

例如，在组合流量调整阀7的开度与流量调整阀7的背压进行背压调整阀8的开闭控制的情况下，结构与使用图7的流量调整阀7的背压的情况相同，因此压载动作的流程图如图8所示。需要说明的是，由于贮存开始之前的动作与上述实施方式相同，因此流程图记载有贮存开始之后的动作。

具体进行说明，首先在步骤s11中，在关闭背压调整阀8的状态下开始向压载罐5进行贮存。接下来，控制机构6进行流量调整阀7的开度与阈值r1的比较判断、以及流量调整阀7的背压与阈值p1的比较判断，只要开度在阈值r1以下且背压在阈值p1以下，就能够将背压调整阀8保持为关闭状态的控制(步骤s12)

然后，在开度达到阈值r1以上或者背压达到阈值p1以上的阶段，控制机构6打开背压调整阀8(步骤s13)。之后，与上述实施方式相同，当压载罐5内的压载水的贮存量达到目标量时，控制机构6使处理装置的处理以及泵1停止，结束压载动作(步骤s14以及步骤s15)。

需要说明的是，步骤s12的比较判断也可以不采用以上说明的图8的逻辑加(or)，而采用逻辑乘(and)，即在开度达到阈值r1以上且背压达到阈值p1以上的阶段打开背压调整阀8。此外，也能够在压载时和卸载时进行不同的比较，以便在进行压载动作时根据逻辑乘进行判断，在进行卸载动作时根据逻辑加进行判断。并且，在根据逻辑加进行判断的情况下，能够提高快速应对性，抑制压力损失所导致的亏耗，在根据逻辑乘进行判断的情况下，能够更可靠地抑制气穴。

另外，在上述实施方式中，压载装置具有由压载水过滤装置2以及紫外线反应器3构成的处理装置，但只要通过流量调整阀进行流量调整，也能够在不具有处理装置的压载装置中应用本发明的背压调整阀。

此外，压载装置中的泵、工作线以及开闭阀等的配置以及数量不限于上述实施方式的情况，能够在实现本申请的目标的范围内根据所要导入的船适当地变更。