(57)【要約】【課題】新たな設備の新設や既存設備の改変を必要とすることなく、しかも海洋環境に対して何ら影響を与えることなく、熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着を抑制すること。【解決手段】海洋から海水を汲み上げるポンプ１０５を駆動して熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内に海水を取り込むに際して、伝熱管１０２の管内を流れる海水の流速を制御すること、具体的には流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲、好ましくは１．４０ｍ／ｓから１．５０ｍ／ｓの範囲に制御することによって、伝熱管１０２の管内にムラサキ貝の幼貝などの海洋生物が付着することを抑制するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋から海水を汲み上げて送り出すポンプを駆動して熱交換器の伝熱管の管内に海水を取り込む第１の工程と、
前記伝熱管の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に制御する第２の工程と、
を備えることを特徴とする熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着抑制方法。
【請求項２】
前記第２の工程は、前記伝熱管の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓから１．４８ｍ／ｓの範囲に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着抑制方法。
【請求項３】
前記第２の工程は、前記伝熱管の管内を流れる海水の流速を１．４０ｍ／ｓから１．５０ｍ／ｓの範囲に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着抑制方法。
【請求項４】
前記第２の工程は、前記ポンプによる海水の送り出し量を調節することで流速を制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着抑制方法。
【請求項５】
前記第２の工程は、前記伝熱管に連絡する排水経路中に配置した出口弁を調節することで流速を制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の伝熱管に貝類などの海洋生物が付着するのを抑制するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントでは復水器や冷却塔などに各種の熱交換器が用いられている。熱交換器は温度が高い物体から低い物体へ熱を移動させる機器であり、一般的には液体や気体などの流体を冷媒として用いる。このような冷媒として発電プラントが用いるのは海水である。つまり海水を熱交換器の伝熱管に取り込み、伝熱管の外面に位置する気体や液体を冷却するわけである。
【０００３】
ところで発電プラントにおいて熱交換器の伝熱管に海水を取り込む場合、海洋生物の付着が問題となる。海中に生息するムラサキ貝やフジツボなどの幼貝が海水と共に取り込まれて伝熱管の内部に付着し、これが繁殖して伝熱菅を部分的に閉塞させてしまうという問題である。伝熱管の閉塞領域が増えると熱交換器の熱交換機能が阻害されてしまうので、定期的に掃除して付着し繁殖した海洋生物を除去しなければならない。ところがそのためには相応の負担が発生する。だから電力事業者はこの問題にかねてより頭を悩ませ、その分様々な対策を検討し実際に試してもいる。
【０００４】
非特許文献１は、従来から行なわれている海洋生物の付着防止対策として三種類の方法を紹介している。一つは化学的方法、もう一つは物理的方法、そして最後は機械的方法である。以下それぞれの方法について説明する。
【０００５】
（１）化学的方法
非特許文献１は、塩素注入、過酸化水素水注入、防汚塗装の塗布を例示している。
例えば特許文献１は、通水中に銅イオンを供給し、銅イオンの作用によって通水中の海洋生物の繁殖を抑制するようにした発明を開示している。
また特許文献２は、貝が付着する領域において海水電解により塩素を発生させて貝の付着、繁殖を防止するようにした発明を開示している。
【０００６】
（２）物理的方法
非特許文献１は、紫外線照射、超音波、温水処理を例示している。
例えば特許文献３は、３０℃以上に温度設定された淡水を海水系統に定期的に注入し、幼生時の段階で海洋生物を死滅させるようにした発明を開示している。
また特許文献４は、熱交換器の配管に導かれる海水に冷水を注入してその温度を下げ、熱交換器のプレートに付着した海棲生物を死滅させるようにした発明を開示している。
【０００７】
（３）機械的方法
非特許文献１は、除貝フィルタ、掃除ロボットを例示している。
例えば特許文献５は、熱交換器の伝熱管内に走磁性細菌を導入し、これを幼貝に食べさせることで幼貝を磁化し、磁化した幼貝を磁気的に吸引して除去するようにした発明を開示している。
また特許文献６は、熱交換器の伝熱管の入口から気泡状の気体を送り込み、その気泡混合流（マイクロバブル）により管内付着物の除去を行なって電熱管内面洗浄を行なうようにした発明を開示している。
さらに特許文献７は、貝殻粉末と水または海水とを混合した洗浄剤に気泡を混入させて管内を洗浄するようにした発明を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１２３９５号公報
【特許文献２】特開２００７―１５４２５６号公報
【特許文献３】特開平３−１９５８９５号公報
【特許文献４】特開平９―１３８０９２号公報
【特許文献５】特開３−４２０９３号公報
【特許文献６】特開２００８―１１１６１９号公報
【特許文献７】特開２００７―１６３１１８号公報
【特許文献８】特開平９−２０３５９９号公報
【特許文献９】特開平７―２８０９８６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「発電プラント向け  海洋生物付着防止システム」，東芝レビューVol.57 No.6（2002），高橋  玲樹、板垣  修一、中島  昌二
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上、従来から行なわれている海洋生物の付着防止対策として、化学的方法、物理的方法、及び機械的方法の三種類の方法を対応する先行技術文献と共に紹介した。ところがこれらの方法及び先行技術による対策を実際に採用しようとすると、そのための設備の設置が必要になる。このため新たな設備を新設したり既存設備を改変したりしなければならないという問題がある。
【００１１】
また特許文献１の発明では銅イオン、特許文献２の発明では塩素、そして特許文献５の発明では走磁性細菌を海水中に生成したり投入したりすることから、その排水が海洋環境に何らかの悪影響を与えてしまうことが考えられる。化学物質を海洋に投棄することは極力避けなければならない。
【００１２】
この点、特許文献８には「プレート式熱交換器に海洋生物等が付着するのを防止するには、たとえば内部流速を高速に保持する方法がある」との記載がある（段落００１２、段落００２３、段落００２６、段落００２９、段落００３１参照）。また特許文献９には「海水系統は配管内流速が高いほど海生物が付着しにくい」との記載がある（段落００１２、段落００４６参照）。これらの文献に記載されているように、熱交換器の伝熱管内の流速を制御することによって海洋生物の付着を防止し抑制できるならば、新たな設備の新設や既存設備の改変が不要で都合が良い。しかも海洋環境に対する影響も考え難い。
【００１３】
もっとも特許文献８には「プレートに付着した海洋生物を剥ぎ取る」と記載されている（段落００２３、段落００２９参照）。このため特許文献８の発明における「伝熱管内の流速を高める」という意味は、付着した幼貝を流れの速さによって力ずくで無理やり剥ぎ取るものと解釈される。ところが現実にはこのような手法によっては幼貝、とりわけムラサキ貝の幼貝を剥ぎ取ることができない。したがって特許文献８に記載の方法は実現可能性が乏しいと言わざるを得ない。
【００１４】
また特許文献９には「海水系統は配管内流速が高いほど海生物が付着しにくい」ことの原理が示されておらず、しかも流速がどの程度速いと海洋生物が付着しにくくなるのかについても明らかにされていない。
【００１５】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、新たな設備の新設や既存設備の改変を必要とすることなく、しかも海洋環境に対して何ら影響を与えることなく、熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の海洋生物付着防止方法は、海洋から海水を汲み上げて送り出すポンプを駆動して熱交換器の伝熱管の管内に海水を取り込む第１の工程と、前記伝熱管の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に制御する第２の工程と、を備えることによって上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、伝熱管の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に制御するだけで熱交換器の伝熱管への海洋生物の付着を抑制することができ、したがって海洋生物の付着の抑制を、新たな設備の新設や既存設備の改変を必要とすることなく、しかも海洋環境に対して何ら影響を与えることなく実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の一形態として、熱交換器とその伝熱管の系統を示す模式図。
【図２】２００９年の実験結果を表で示す図。
【図３】２０１０年の実験結果を表で示す図。
【図４】２０１１年の実験結果を表で示す図。
【図５】伝熱管を流れる海水の流速と海洋生物の付着抑制効果との関係を表で示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
熱交換器１０１は円筒胴内に伝熱管１０２を配列し、その管内に冷媒として海水を通すことで伝熱管１０２の外面に接する流体との間で熱交換を行なう。そのために伝熱管１０２には、その入口に導水管１０３を接続させ、その出口に排水管１０４を接続させている。導水管１０３には海洋から海水を汲み上げて送り出すポンプ１０５を介在させ、ポンプ１０５によって導水管１０３に海水を取り込んで伝熱管１０２へと送り出している（第１の工程）。
【００２１】
導水管１０３と排水管１０４とには幾つかのバルブが配置されている。図１では導水管１０３に三つのバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３が、排水管１０４に一つのバルブＶ４がそれぞれ配置されている一例を示している。バルブＶ１はポンプ１０５の上流側、バルブＶ２及びＶ３はポンプ１０５の下流側に配置されている。
【００２２】
バルブＶ２とＶ３との間には流量発信器１０６が取り付けられ、ポンプ１０５から送り出された海水の流速を測定している。海水の流速が速くなりすぎた場合、流量設定器１０７が海水を逃して導水管１０３から伝熱管１０２に供給する海水の流量を減らす。本実施の形態では、海水の流量が２．２０ｍ／ｓを超えたら流量設定器１０７を動作させ、海水の流量を２．２０ｍ／ｓを超えない範囲に規制する。
【００２３】
流量発信器１０６の検知結果は、海水の流速がある値を下回らないにする制御のためにも用いられる。具体的には１．１８ｍ／ｓである。つまり本実施の形態では、熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に制御しているわけである（第２の工程）。
【００２４】
海水の流速が１．１８ｍ／ｓを下回らないようにするためには、二通りの制御手法を採用することができる。一つはポンプ１０５を制御することによって海水の送り出し量を調節するという制御手法である。もう一つは排水管１０４に配置した出口弁としてのバルブＶ４を流量調節弁とし、このバルブＶ４の開度を制御することによって海水の送り出し量を調節するという制御手法である。
【００２５】
このように本実施の形態によれば、熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内を流れる海水の流速が１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に保たれる。これによって熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内への海洋生物、例えばムラサキ貝やフジツボなどの幼貝の付着を抑制することができる。
【００２６】
ここで、海水の流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に保つと何ゆえ海洋生物の付着を抑制できるのかについて検討する。
【００２７】
まず非特許文献１は、熱交換器１０１の伝熱管１０２などの海水系構造物に海洋生物が付着するメカニズムについて次のように言及している。
（１）海水系構造物の表面に有機物（たんぱく質）が付着する
（２）有機物を足掛かりとしてバクテリアが着床・繁殖する
（３）バクテリア層に海中の有機物や泥粒などが付着してスライム層を形成する
（４）スライム層の上に藻類が着床し、藻類を足掛かりとしてフジツボやイガイ類など海生生物の稚貝（幼生）が付着・繁殖・成長する
非特許文献１は、上記（１）〜（３）は初期汚染と位置付け、この初期汚染は有機物が付着してからほぼ数時間で完結すると述べている。
【００２８】
思うに、非特許文献１が紹介している海洋生物の付着メカニズムが正しいと仮定するならば、海水の流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に保つことで、上記（１）〜（３）の初期汚染が抑制されるのではないだろうか。この場合、上記流速にすることによって上記（１）のみが抑制されるのか、上記（１）と（２）が抑制されるのか、あるいは上記（１）〜（３）の全てが抑制されるのかは定かでない。ただ、後述の「実施例」で紹介するようにこの出願の発明者は、１．１８ｍ／ｓ以上という海水の流速が海洋生物の付着抑制効果を生じさせることを確認している。
【００２９】
以上説明したように本実施の形態によれば、熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓから２．２０ｍ／ｓの範囲に維持するだけで熱交換器１０１の伝熱管１０２への海洋生物の付着を抑制することができる。このような海水の流速制御はポンプ１０５又はバルブＶ４の制御のみによって実現可能であり、新たな設備の新設や既存設備の改変を必要としない。しかも海洋環境に対して何ら影響を与えることがない。ここに従来技術に対する本実施の形態の優位性がある。
【００３０】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
第２の実施の形態では、熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓから１．４８ｍ／ｓの範囲に制御するようにした（第２の工程）。つまり流量発信器１０６によって検知される海水の流速が１．４８ｍ／ｓを超えたら流量設定器１０７を動作させ、海水の流量を１．４８ｍ／ｓを超えない範囲に規制するわけである。
【００３１】
したがって本実施の形態によれば、熱交換器１０１の伝熱管１０２への海洋生物、例えばムラサキ貝やフジツボなどの幼貝の付着を抑制することができる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
第３の実施の形態では、熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内を流れる海水の流速を１．４０ｍ／ｓから１．５０ｍ／ｓの範囲に制御するようにした（第２の工程）。つまり流量発信器１０６によって検知される海水の流速が１．５０ｍ／ｓを超えたら流量設定器１０７を動作させ、海水の流量を１．４８ｍ／ｓを超えない範囲に規制する。また流量発信器１０６によって検知される海水の流速が１．４０ｍ／ｓを下回ったらポンプ１０５を制御するかバルブＶ４を制御して海水の流量を１．４０ｍ／ｓを下回らない範囲に規制するわけである。
【００３３】
したがって本実施の形態によれば、熱交換器１０１の伝熱管１０２への海洋生物、例えばムラサキ貝やフジツボなどの幼貝の付着をより確実に抑制することができる。
【実施例】
【００３４】
この出願の発明者は、伝熱管１０２を流れる海水の流速と海洋生物の付着抑制効果との関係を実験によって確かめた。２００９年から２０１１年までの三年間の実験結果を採取した。図２は２００９年の実験結果、図３は２０１０年の実験結果、そして図４は２０１１年の実験結果をそれぞれ示している。実験では、年毎に熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内に流す海水の流速を徐々に速くし、それがムラサキ貝の幼貝などの海洋生物の付着を抑制する効果にどのような影響を与えるのかを調べた。流速は、図１に例示するバルブＶ４の開度を調節することによって変化させた。
【００３５】
図２は２００９年の実験結果を表で示す図である。
図２に示すように、バルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を１月に２８％、２月〜３月に４０％、４月に３５％とした。これによって伝熱管１０２の管内流速は、１月に０．７６７ｍ／ｓ、２月〜３月に１．１８０ｍ／ｓ、そして４月に１．１８０ｍ／ｓ、１．１８０ｍ／ｓとなった。４月に掃除をすると、伝熱管１０２には少量の海洋生物の付着が認められた。
同様にバルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を５月から８月までの四ヶ月間、すべて２８％に維持した。これによってこの四ヶ月の間の伝熱管１０２の管内流速は０．８８５ｍ／ｓとなった。９月に掃除をすると、伝熱管１０２には大量の海洋生物の付着が認められた。
同様にバルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を１０月〜１１月に３５％、１２月に４０％とした。これによって伝熱管１０２の管内流速は、１０月〜１１月に０．８８５ｍ／ｓ、１２月に１．１８０ｍ／ｓとなった。１２月に掃除をすると、伝熱管１０２には大量の海洋生物の付着が認められた。
【００３６】
図３は２０１０年の実験結果を表で示す図である。
図３に示すように、バルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を１月〜３月に４０％とした。４月は定期点検で休止した。これによって１月〜３月の伝熱管１０２の管内流速は１．１８０ｍ／ｓとなった。定期点検中の４月に掃除をすると、伝熱管１０２には大量の海洋生物の付着が認められた。
同様にバルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を５月〜６月に３５％、７月〜９月に４０％とした。５月〜６月は低流量期間である。これによって伝熱管１０２の管内流速は、５月〜６月に０．８８５ｍ／ｓ、７月〜９月に１．１８０ｍ／ｓとなった。９月に掃除をすると、伝熱管１０２には少量の海洋生物の付着が認められた。
同様にバルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を１０月から１２月までの三ヶ月間、すべて４０％に維持した。これによってこの三ヶ月の間の伝熱管１０２の管内流速は１．１８０ｍ／ｓとなった。１２月に掃除をしようとしたら、伝熱管１０２には詰まりが発生していなかった。
【００３７】
図４は２０１１年の実験結果を表で示す図である。
図４に示すように、バルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を１月から５月までの五ヶ月間、すべて４０％に維持した。これによってこの五ヶ月の間の伝熱管１０２の管内流速は１．１８０ｍ／ｓとなった。５月に掃除をすると、伝熱管１０２には極少量の海洋生物の付着が認められた。
同様にバルブＶ４（軸冷クーラ出口弁）の開度を６月〜９月に４５％、１０月に３５％、１１月に４５％、そして１２月に４０％とした。１０月は低流量期間である。これによって伝熱管１０２の管内流速は、６月〜９月に１．４７４ｍ／ｓ、１０月に０．８８５ｍ／ｓ、１１月に１．４７４ｍ／ｓ、そして１２月に１．１８０ｍ／ｓとなった。１２月に掃除をしようとしたら、伝熱管１０２には詰まりが発生していなかった。
【００３８】
以上の実験結果をまとめたものが図５に表で示す図である。図５は伝熱管１０２を流れる海水の流速と海洋生物の付着抑制効果との関係として、丸印は十分な効果あり、三角印はある程度の効果あり、×印は効果なしをそれぞれ示している。図５に示すように、図２〜図４の実験結果からは、流速が０．８８５ｍ／ｓ以下だと効果がなく（×印）、流速が１．１８０ｍ／ｓになると幾分効果が顕れ（三角印）、１．４７４ｍ／ｓに達すると十分な効果を期待（丸印）できることが分かる。
【００３９】
なお図３に示す２０１０年のデータでは、１月から３月まで流速１．１８０ｍ／ｓを保っていたにもかかわらず、４月に大量の海洋生物の付着が確認されている。これは４月に定期点検のために運転を休止しことが原因と推定される。
【００４０】
以上より、熱交換器１０１の伝熱管１０２の管内を流れる海水の流速を１．１８ｍ／ｓ以上にすることで、熱交換器１０１の伝熱管１０２への海洋生物の付着を抑制できることが分かる。その付着抑制効果は、流速を１．４７４ｍ／ｓ以上にすれば一層高められることが明らかである。こうして流速１．１８ｍ／ｓのときよりも流速１．４７４ｍ／ｓのときの方が高い海洋生物の付着抑制効果が得られることから、流速が１．４７４ｍ／ｓ以上になっても十分な付着抑制効果が得られるものと推定される。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  熱交換器
１０２  伝熱管
１０５  ポンプ
Ｖ４  バルブ（出口弁）
【図１】
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【図２】
2014145204.tif 000004
【図３】
2014145204.tif 000005
【図４】
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【図５】
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