(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電所などにおける、海水を取り込むための取水路に付着した付着物の除去・回収作業をおこなう、所定サイズのメッシュ構造を有する前記付着物の回収容器を本体に備えた取水路清掃ロボットを用いた付着物除去・回収方法において、
前記付着物が前記取水路に付着する付着時期を把握し、把握された付着時期に基づいて、前記付着物を除去・回収する時期を決定し、決定された時期に前記付着物を除去し、除去された付着物のうち、前記所定サイズよりも大きいサイズの付着物のみを前記回収容器に回収する作業をおこなうとともに、
前記回収容器内の付着物が当該回収容器の有効容量に達した場合に、前記取水路清掃ロボット本体を回収し、除去・回収した付着物を前記回収容器から取り出し、再度、前記取水路清掃ロボット本体を前記取水路に投入することを特徴とする付着物除去・回収方法。
【請求項２】
前記付着物が複数種存在する場合に、前記付着物が前記取水路に付着する付着時期を前記付着物ごとに把握し、把握された各付着時期に基づいて、前記付着物の除去・回収作業をおこなう時期を決定することを特徴とする請求項１に記載の付着物除去・回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電所などにおける、海水を取り込むための取水路に付着した付着生物（貝類など）の除去作業をおこなう、取水路清掃ロボットを用いた取水路清掃方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所および原子力発電所では、蒸気の冷却用に多量の海水を利用するのが一般的である。海水は、取水路という開渠あるいは暗渠のコンクリート製カルバートまたは鋼管製導水管で循環ポンプによって復水器に通水している。また、復水器で仕事をした海水は、その後放水路を通って周辺海域へ放流される。これらの水路では、海水を通している壁面に多種の海生生物が付着し、その付着量が多くなると取水量が減少し、冷却水量を十分に確保できなくなる、あるいは放水にも影響が出ることがある。
【０００３】
そこで、多くの発電所では、取水路の入口から塩素あるいはその他の薬品を注入し、生物の活動を一時的に鈍らせ付着を防止することや、水路壁面に生物が付着しにくくなる防汚塗料を塗布している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、通常運転中において、塩素注入をおこなったり、壁面には抜水清掃時に防汚塗料を塗布する等の、生物付着対策は、清掃後の廃棄物処理など環境保全対策としては課題が残るだけでなく、これらの対策は完璧なものでなく、通常１〜２年間に１度程度水路の清掃を実施し付着物を人的あるいは機械的な方法で剥ぎ取ることが必要となってくるという問題点があった。
【０００５】
また近年、高効率あるいは高稼動な発電所では、定期的な工事期間を極力短縮し、より多くの日数稼動することで効率的な運用を目指しており、抜水清掃をおこなっていたのでは稼動率を高められないという問題点があった。特に発電所によっては、１つの取水路を複数の発電ユニットで共有している場合が多く、取水路清掃のためには定期検査中以外のユニット停止も必要となり、運営上の大きな支障となるという問題点があった。
【０００６】
取水路清掃ロボットは、稼動中の発電所の水路を清掃することができる画期的な装置である。ただし、稼動中の現状設備の水路に投入することから、その大きさに制限があり、一度の投入において除去する生物の量にも制限がある。
【０００７】
一方、生物的な知見から、水路に流入してくる生物を調査し、その流入時期と種類を把握し、生物の流入直後の時期に清掃を実施することで、付着後間もない生物が小さなときを狙ってかきとり作業を実施すれば、つぎの流入時期までその生物の付着成長は起こらないことがわかった。
【０００８】
この発明は、上記課題（問題点）に鑑みてなされたものであり、小型のロボットであっても短期間に効率よく清掃作業をおこなうことが可能な、取水路清掃ロボットを用いた取水路清掃方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明にかかる取水路清掃方法は、発電所などにおける、海水を取り込むための取水路に付着した付着生物の除去作業をおこなう、取水路清掃ロボットを用いた清掃方法において、前記付着生物が前記取水路に付着する付着時期を把握し、把握された付着時期に基づいて、前記付着生物を除去する時期を決定し、決定された時期に前記付着物の除去作業をおこなうことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる取水路清掃方法は、上記に記載の発明において、前記付着生物が複数種存在する場合に、前記付着生物が前記取水路に付着する付着時期を前記付着生物ごとに把握し、把握された各付着時期に基づいて、前記付着生物の除去作業をおこなう時期を決定することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかる取水路清掃方法は、発電所などにおける、海水を取り込むための取水路に付着した付着生物の除去作業をおこなう、取水路清掃ロボットを用いた清掃方法において、前記付着生物が前記取水路に付着する付着盛期が終了した後であって前記付着生物が成体になる前に、前記付着生物の除去作業をおこなうことを特徴とする。
【００１２】
これらの発明によれば、取水路への生物付着時期等を把握し、大きさ数ミリ程度の幼体の時期に除去・清掃することができ、その際取水路清掃ロボットが除去する付着生物が比較的小さいため、一度の投入によってより広範囲にわたって付着生物を除去・清掃できるようになり、それによって、取水路清掃ロボットの投入回数を減らすことができるとともに、清掃作業全体の作業時間も短縮することができ、これによって、小型のロボットであっても短期間に効率よく清掃作業をおこなうことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる取水路清掃ロボットを用いた取水路清掃方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
（取水路清掃ロボットの運用システムの構成）
まず、この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法に用いる取水路清掃ロボットの運用システムの構成について説明する。図１は、この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃ロボットの運用システムの構成を示す説明図である。
【００１５】
図１に示すように、取水路清掃ロボットの運用システムにおいて、１００は取水路であり、１０１は制御室であり、１０２は発電機であり、１０３は水中ケーブル巻取装置（ウインチ）であり、１０４は発進・回収装置（ランチャ）であり、１０５は回収フィルタ架台であり、１０６はエレベータであり、１０７はケージであり、１０８は取水路清掃ロボットである。そして、このシステムは、大きく分類して、取水路清掃ロボット１０８と、発進・回収をおこなうランチャ１０４と、水中ケーブルの巻き取りをするウインチ１０３と、取水路清掃ロボット１０８をコントロールする制御室１０１の４装置で構成されている。
【００１６】
（１）取水路清掃ロボットの内容
つぎに、取水路清掃ロボット１０８の内容について説明する。図２は、この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法に用いる取水路清掃ロボットの外観を示す説明図である。取水路清掃ロボット（ロボット本体）１０８は、４台の水平スラスタ（推進機）２０１と、２台の垂直スラスタ、２台の横スラスタ、４台の車輪２０３を有しており、取水路１００の底面、側壁、天板の各面にロボット底部を押し付け、車輪２０３で走行する。
【００１７】
主推進機である水平スラスタ２０１には、小型高出力スラスタＤＰＴ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｈｒｕｓｔｅｒ）を開発・採用している。これにより、小型のロボットにも拘らず、１．８ｍ／ｓの流水中を、最長６００ｍまで取水路清掃が可能である。ただし、水路の曲がり部の前後２０ｍなどの、水流の乱れが激しい箇所については、清掃範囲から外している。ロボット本体１０８は取水路１００の各面の下流から上流に向かって幅約４０ｃｍの帯状（通称：清掃レーン）のエリアごとに清掃をおこなう。
【００１８】
清掃装置２０２は、図示を省略するが、幅５０ｍｍのカッターが８個配列された直径２０ｃｍの円盤２基を並列に配置しており、これらの回転により、取水路１００の壁面に付着した付着生物を掻き落とすことができる。また、壁面に傷をつけたり、防汚塗料を掻き落とさないように、清掃装置２０２の壁面への押し付け圧力の適正化を図る。掻き落とした付着生物は、回収ポンプ（図示省略）によって、ロボット本体１０８内に備え付けられた回収容器（図示省略）に回収する。回収容器の有効容量は３２リットルであり、容器は７ｍｍのメッシュ構造である。なお、７ｍｍ以下の生物は、復水器細管へのダメージは与えないと判断する。
【００１９】
また、ロボットの作業方法は、投入点より下流に向かって移動し、上流に向かって清掃をおこなう曳航方式を採用したが、ロボットの能力としては、投入点から上流に向かってロボット自身の推力で移動しながら清掃をおこなう自航方式であってもよい。
【００２０】
（２）発進・回収装置（ランチャ）の内容
火力発電所取水路は暗渠が多く、点検保守用のピットを設けている。ランチャ１０４は、この点検ピットを利用しエレベータ方式によるロボットの発進・回収をおこなう。ランチャ１０４は、エレベータ１０６にロボット本体１０８を固定するためのケージ１０７を設置し、ピットを通過させるために水平・垂直に回転させる機能を加えた構造とした。陸上で、ケージ１０７を水平にした状態で、ロボット本体１０８を固定し、ケージ１０７を垂直に立て、ピットを通過させ、水路底部に到達すると、ケージ１０７を水平に回転させ、ロボット本体１０８の発進・回収をおこなう。
【００２１】
（３）水中ケーブル巻取装置（ウインチ）の内容
ロボット本体１０８内の電源は、ロボット本体１０８の小型化・軽量化のために、あらかじめ外部で必要な電圧に調整してロボット本体１０８に供給する。また、制御信号は光ファイバーにより伝達しており、電力７線、光ファイバー４芯方式の光／電力複合ケーブルを開発した。ケーブルは海水中で中性浮力を有しており、水中でのロボット本体１０８の動きを妨げない。さらに、１×１０４Ｎ以上の破断張力があり、ロボット本体１０８の緊急時の安全策も兼ねている。水中ケーブル巻取装置（ウインチ）１０３は、張力制御をおこなっており、必要以上にケーブルに負荷を加えないようにする。
【００２２】
（４）制御室の内容
ロボット本体１０８は基本的に、自動制御で作業をおこなうが、稼動中の取水路１００で作業をおこなうことから、オペレータが常時制御室１０１でロボットの状態を監視する。取水路１００内の様子は、ロボット本体１０８の前後に備え付けられた水中カメラ、ソナーにより監視するとともにＶＴＲに保存記録できる。ロボットに異常が発生した場合などは、警報が表示され、オペレータがただちに手動で介入してロボット本体１０８を安全に回収する。以上の詳細な仕様については、図３に示す。図３は、この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃ロボットの運用システムの仕様を示す説明図である。
【００２３】
（清掃作業の流れ）
つぎに、取水路清掃ロボット１０８による清掃作業の流れについて説明する。図４は、この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法の清掃作業の流れを示すフローチャートである。図４のフローチャートにおいて、まず、ランチャ１０４によって、ロボット本体１０８を点検ピットから取水路１００内へ投入する（ステップＳ４０１）。
【００２４】
投入後、ロボット本体１０８は下流へと移動し（ステップＳ４０２）、清掃開始点に到達すると、ロボット本体１０８はソナー情報に基づいて、あらかじめセットされた清掃レーンへ自動的に移動し、レーンに沿って上流に向け清掃を開始する（ステップＳ４０３）。回収容器が充満したか否かを判断し（ステップＳ４０４）、充満した場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）は、清掃を中断してロボット本体１０８の回収をおこない（ステップＳ４０５）、ロボット本体１０８はランチャ１０４へ戻って揚陸し、回収した付着生物を取り出す排貝操作をおこない（ステップＳ４０６）、ステップＳ４０１へ戻って、再度、取水路１００へと投入する。一方、ステップＳ４０４において、回収容器が充満していない場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）は、何もせずにステップＳ４０７へ移行する。
【００２５】
ロボット本体１０８は、清掃を中断した地点に戻り、そのレーンの清掃を継続する。１つのレーンを清掃し終えると、清掃を終えたレーンの様子を観察しながら、下流へ移動し、つぎのレーンの清掃を実施する。そして、清掃を終えたレーンが最終レーンであるか否かを判断し（ステップＳ４０７）、最終レーンでなければ（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、ステップＳ４０２へ戻る。一方、ステップＳ４０７において、清掃を終えたレーンが最終レーンである場合（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）は、一連の清掃作業を終了する。以上の操作を繰り返し、ロボットは取水路１００全体を自動的に清掃することができる。
【００２６】
ここで、ロボットは付着物回収容器の制限から、付着量が多い場合は、付着生物を廃棄するための揚陸回数が増加してしまい、清掃作業効率が低下する。そこで、実証試験の結果に基づいてロボットの清掃能力から、付着量に対する、排貝のための揚陸回数、清掃日数の関係を試算した。その結果を図５に示す。図５は、付着生物の付着密度と排貝回数、清掃日数との関係を示すグラフである。図５において、付着量については、単位面積当りの生物付着量を付着密度とした値である。付着量にほぼ比例して排貝のための揚陸（排貝）回数、清掃日数が増加することがわかった。
【００２７】
このことから、発明者は、付着生物が付着後のできるだけ早い時期の幼体のうちに清掃することが、作業効率を向上させる最善策であると考えた。その手順を図６に示す。図６は、この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法の一連の処理を示すフローチャートである。図６において、まず、付着生物が取水路１００の壁面に付着する付着時期（付着盛期）を把握する（ステップＳ６０１）。つぎに、把握した付着時期（付着盛期）に基づいて上記付着生物を除去する時期を決定する（ステップＳ６０２）。そして、決定された時期に前記付着物の除去作業を実施する（ステップＳ６０３）。除去作業の流れは上述のとおりである。
【００２８】
ここで、付着生物が複数種存在する場合には、付着生物が取水路１００の壁面に付着する付着時期（付着盛期）を前記付着生物ごとに把握する。そして、把握された各付着時期に基づいて、前記付着生物の除去作業をおこなう時期を決定する。この場合、除去作業は、付着生物の種類に応じて複数回おこなうようにしてもよい。また、複数種類の付着生物が存在しても、除去作業は１回としてもよい。
【００２９】
（付着時期の把握）
付着生物の付着時期を把握するため、発明者は、中国電力柳井発電所の取水路１００の付着生物時期と種類の調査を実施した。ロボット本体１０８の適用場所である柳井発電所における主要な付着生物の付着時期を特定するため、平成１１年２月から付着生物調査を実施した。ここでは、平成１３年９月までの調査結果について下記に示す。
【００３０】
（柳井発電所における付着生物調査）
取水路清掃ロボット１０８の試験運用を実施した柳井発電所の取水路１００内では、アカフジツボとムラサキイガイが優占していた。これらの付着生物は大型で、硬い殻を有しているため、大量に付着すると取水障害の原因となる。本調査では、特にこの２種に注目して、付着時期を調査した。
【００３１】
上記アカフジツボは、他家受精した後に孵出してノープリウス幼生となる。その後６回の脱皮を繰り返しキプリス幼生（付着期幼生）となる。そして、接着物資留を分泌することで一次付着し、変体し、幼フジツボを経てアカフジツボ成体となる。
【００３２】
また、上記ムラサキイガイは受精してトロコフォア幼生となり、つぎにベリジャー幼生となり、つぎにＤ型幼生となり、つぎにウンボ期幼生となり、つぎにペディベリジャー幼生となり、付着・変態をし、稚貝になる。その後成長してムラサキイガイ成体となる。
【００３３】
調査地点は、図７に示すように、バース部の南側角の浅部（水深約１ｍ）および、深部（水深約５ｍ）とした。各調査地点に表面を軽くサンドペーパーで削った塩化ビニル製の試験板（３０ｃｍ×３０ｃｍ）を垂下し、１ヶ月ごとに試験板を引き上げ、付着している生物の種類と個体数を確認した。付着生物種の判別および計数は、試験板中央部（１０ｃｍ×１０ｃｍ）の表裏を実体顕微鏡を用いておこなった。
【００３４】
平成１１年２月から平成１３年９月までのアカフジツボの付着個体数の推移を図７に、ムラサキイガイの付着個体数の推移を図８に示す。図７に示すように、アカフジツボは、８月中旬から１１月中旬にかけて付着が認められ、８月中旬から９月中旬に垂下した試験板の付着個体数が最も多かった。一方、ムラサキイガイは、図８に示すように、４月中旬から６月中旬にかけて付着が認められた。なお、両種の付着は、３季連続でほぼ同じ時期に認められた。以上の結果により、柳井発電所において、アカフジツボ、ムラサキイガイは、毎年ほぼ同じ時期に付着し、付着のピークは年１回であることが明らかとなった。
【００３５】
（実施時期の決定・除去作業の実施）
上記の付着時期の把握によって、４〜６月にかけてムラサキイガイ付着盛期が、８〜１０月にアカフジツボの付着盛期が存在していたため、ロボットによる清掃は、その付着盛期を終えた６〜７月および１０〜１１月が最適なロボット清掃時期と考えられる。すなわち、付着盛期（ムラサキイガイでは４〜６月、アカフジツボで８〜１０月）が終了した後であって前記付着生物が成体になる前に、より望ましくは、付着盛期が終了した直後の幼体の時期における取水路清掃ロボット１０８による清掃が有効な付着生物対策になると考えられる。
【００３６】
これらの対策を実施することによって、常に取水路１００内を生物付着の少ない状態に保つことで、取水路１００の健全性が確保されるとともに、付着物回収量が少なくなり、ロボット本体１０８を揚陸させる回数を削減することができる。以上を踏まえた上で、ロボット本体１０８を実際に清掃作業に用いることとした。このように生物の付着時期を把握し、最適な時期にロボット清掃をおこなうことで水路内壁への付着を長期間防ぐことができる。
【００３７】
（実施例：平成１２年度柳井発電所１号取水路清掃作業）
実証試験と付着生物調査結果から、実作業に使用できると判断し、平成１３年２月８日（木）〜平成１３年３月２３日（金）の期間で運転中の柳井発電所１号取水路の清掃作業を実施した。その実績を図９および図１０に示す。図９は、柳井発電所１号系列取水路清掃工事の概要を示す説明図であり、図１０は、柳井発電所１号系列取水路清掃工事の実績を示す説明図である。
【００３８】
（１）清掃範囲
図１１は、柳井発電所取水路を示す平面図およびレーン線図である。柳井発電所の取水路１００は、図１１に示すとおりボックスカルバート式の暗渠の取水路であり、カルバートおよび点検ピットには取水口側から順にそれぞれ番号をつけ（カルバートのジョイント番号Ｊ０〜Ｊ４１、点検ピット番号Ｐ１〜Ｐ８）、取水路１００上の位置を明確化している。今回の清掃は、ランチャ１０４の設置を、上流側（Ｐ１、清掃範囲Ｊ５〜Ｊ２５）、下流側（Ｐ４、清掃範囲Ｊ２５〜Ｊ４１）の２か所とした。ただし、点検ピットの直下、および曲がり部の前後２０ｍは清掃範囲から外した。
【００３９】
（２）清掃方法
清掃は図１１のレーン図に示すとおり、取水路１００を３７のレーンに分割し、そのレーンごとに下流部（Ｊ２５〜Ｊ４１）からおこなった。今回の清掃作業はアカフジツボを対象付着生物とした。付着時期は８〜１０月であり、清掃時期は付着後３〜６ヶ月であり、あまり大きく成長していないと予測された。
【００４０】
（３）清掃結果
発電所の運転にトラブルを与えることなく、予定の工期内に清掃作業を実施することができた。清掃対象であったアカフジツボは付着後約３〜６ヶ月経過しており、回収された個体の大きさを確認したところ３ｃｍ以下の個体が多く、付着生物調査の結果をよく反映していた。また、付着生物の回収量についても約２００ｋｇと少なく、しかも実清掃作業日数は、１日６時間清掃で２６日となり、ほぼ当初の計画通りであった。
【００４１】
また、平成１３年１１月からの柳井発電所取水路清掃作業の際に、平成１２年度の清掃作業の効果を確認したところ、左上ハンチ部付近に、大きさ５ｃｍ以下のアカフジツボの密集付着が見られたが、その他の底面、側壁、天板にはほとんど付着がなかった。このことから、生物付着後の幼体の時期に清掃を実施することにより、取水路１００の健全性が保たれることが実証できた。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、付着生物調査結果により最適な清掃時期を把握し、その時期に清掃を実施することで、効率的に安全・確実に取水路の健全性を持続させることができる。また、本実施の形態にかかる清掃方法を用いれば、火力・原子力発電所を停止することなく取水路１００の清掃ができ、定期検査の工期短縮あるいは、定期検査周期の延長、清掃コストの削減、産業廃棄物量の削減が可能となる。また、ロボットの遠隔操作による作業であり人手を直接用いることがないので作業の安全性も確保することができる。
【００４３】
なお、生物の調査方法は、通常の付着板によるもののほかに、光学的あるいは生化学的（バイオセンサー）による検出方法によるものも含まれる。また、生物の付着時期による付着防止対策は、ロボットとの相乗効果に加え、塩素注入の運用管理、定期的な清掃時期の判断にも適用可能である。
【００４４】
これらすべての付着生物対策と組み合わせることによって、付着物量を大幅に低減できることから、定期的な工事の期間短縮、付着生物をかきとった後の産業廃棄物としての処理コストの低減および環境負荷の低減さらには作業コストの低減が可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小型のロボットであっても短期間に効率よく清掃作業をおこなうことができ、効率的に安全・確実に取水路の健全性を持続させることが可能な、取水路清掃ロボットを用いた取水路清掃方法が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法に用いる取水路清掃ロボットの運用システムの構成を示す説明図である。
【図２】この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法に用いる取水路清掃ロボットの外観を示す説明図である。
【図３】この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法に用いる取水路清掃ロボットの運用システムの仕様を示す説明図である。
【図４】この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法の清掃作業の流れを示すフローチャートである。
【図５】付着生物の付着密度と排貝回数、清掃日数との関係を示すグラフである。
【図６】この発明の本実施の形態にかかる取水路清掃方法の一連の処理を示すフローチャートである。
【図７】アカフジツボの付着個体数の推移を示すグラフである。
【図８】ムラサキイガイの付着個体数の推移を示すグラフである。
【図９】柳井発電所１号系列取水路清掃工事の概要を示す説明図である。
【図１０】柳井発電所１号系列取水路清掃工事の実績を示す説明図である。
【図１１】柳井発電所取水路を示す平面図およびレーン線図である。
【符号の説明】
１００  取水路
１０１  制御室
１０２  発電機
１０３  水中ケーブル巻取装置（ウインチ）
１０４  発進・回収装置（ランチャ）
１０５  回収フィルタ架台
１０６  エレベータ
１０７  ケージ
１０８  取水路清掃ロボット
２０１  推進機（スラスタ）
２０２  清掃装置
２０３  車輪
【図１】
0003712999.tif 000002
【図２】
0003712999.tif 000003
【図３】
0003712999.tif 000004
【図４】
0003712999.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003712999.tif 000007
【図７】
0003712999.tif 000008
【図８】
0003712999.tif 000009
【図９】
0003712999.tif 000010
【図１０】
0003712999.tif 000011
【図１１】
0003712999.tif 000012