(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二価鉄イオンを含む海水が流れている、発電設備の冷却装置の復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給装置であって、
海水を電気分解する海水電解部と、
海水を前記海水電解部に供給するための海水供給路と、
前記海水電解部で電気分解された海水電解液を、復水器細管に供給するための電解液供給路と、
前記海水供給路に設けられ、前記海水電解部より上流において植物プランクトンを除去する植物プランクトン除去部と、
を備える電解液供給装置。
【請求項２】
前記海水供給路に設けられ、前記植物プランクトン除去部より上流側において海水中のクロロフィル濃度を測定する測定部を備える、請求項１に記載の電解液供給装置。
【請求項３】
前記海水供給路に設けられ、前記海水供給路の前記測定部より下流側、かつ、前記植物プランクトン除去部より上流側の分岐部において分岐し、前記植物プランクトン除去部を経由せずに海水電解部に連通する連通路と、
前記分岐部に設けられた流路切換え弁と、
前記測定部により測定されたクロロフィル濃度が閾値以上の場合には、海水が前記海水供給路から前記植物プランクトン除去部を経由して前記海水電解部へ供給され、前記測定部により測定されたクロロフィル濃度が閾値未満の場合には、海水が前記海水供給路から前記連通路を経由して前記海水電解部へ供給されるように、前記流路切換え弁を制御する制御部と、を備える、請求項２に記載の電解液供給装置。
【請求項４】
前記閾値が０．０５μｇ／Ｌ以上である、請求項３に記載の電解液供給装置。
【請求項５】
前記管がアルミ黄銅製である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解液供給装置。
【請求項６】
前記植物プランクトン除去部は、ろ過により植物プランクトンを除去するろ過装置である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電解液供給装置。
【請求項７】
二価鉄イオンを含む海水が流れている、発電設備の冷却装置の復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給方法であって、
海水中の植物プランクトンを除去する工程と、
植物プランクトンを除去した海水を電気分解し、海水電解液を得る工程と、
前記海水電解液を、前記復水器細管に供給する工程と、をこの順で行う、電解液供給方法。
【請求項８】
二価鉄イオンを含む海水が流れている、発電設備の冷却装置の復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給方法であって、
海水中のクロロフィル濃度を測定する工程と、
測定されたクロロフィル濃度が閾値以上の場合には、前記海水中の植物プランクトンを除去し、植物プランクトンを除去した後の海水を電気分解し、測定部により測定されたクロロフィル濃度が閾値未満の場合には、そのまま電気分解し、海水電解液を得る工程と、
前記海水電解液を、前記復水器細管に供給する工程と、
を有する、電解液供給方法。
【請求項９】
前記閾値が０．０５μｇ／Ｌ以上である、請求項８に記載の電解液供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液供給装置および電解液供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所復水器へは、冷却用循環水として、海水が用いられているが、その循環水の通り道であるアルミ黄銅製の復水器内熱交換細管には、フジツボ類・イガイ類等の付着性生物が付着するという問題があった。このような復水器内熱交換細管への付着性生物の付着は、復水器内熱交換細管の熱伝導率の低下や復水器真空度の低下を招き、結果的に発電機出力を低下させる。この解決手法として、付着性生物の付着を防止するため、海水への塩素注入が行われている（特許公開２０１１−９２８２１号）。【０００３】
近年、四季のある日本の発電所では冬季の一時期において、循環海水温度が低く、大きな温度変化がないにも関わらず、復水器真空度が低下し、発電機出力に影響を与えるという現象が起きているが、その原因は明らかでなかった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明者らは、冬季の一時期における復水器真空度の低下の原因について研究し、その時期に植物プランクトンが爆発的に増殖することを見出した。そこで、この植物プランクトンが電気分解中に破壊されることで、海水中に内容物である大量の有機物が放出され、それらが復水器細管内などにおいて皮膜などの形成に寄与していることが、復水器真空度の低下の原因であると考えられ、本発明の完成に至った。【０００５】
本発明の一実施態様は、二価鉄イオンを含む海水が流れている、発電設備の冷却装置の復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給装置であって、海水を電気分解する海水電解部と、海水を前記海水電解部に供給するための海水供給路と、前記海水電解部で電気分解された海水電解液を、復水器細管に供給する電解液供給路と、前記海水供給路に設けられ、植物プランクトンを除去する植物プランクトン除去部とを備える電解液供給装置である。前記海水供給路に設けられ、前記植物プランクトン除去部より上流側において海水中のクロロフィル濃度を測定する測定部を備えてもよい。前記海水供給路に設けられ、前記海水供給路の前記測定部より下流側、かつ、前記植物プランクトン除去部より上流側の分岐部において分岐し、前記植物プランクトン除去部を経由せずに海水電解部に連通する連通路と、前記分岐部に設けられた流路切換え弁と、前記測定部により測定されたクロロフィル濃度が閾値以上の場合には、海水が前記海水供給路から前記植物プランクトン除去部を経由して前記海水電解部へ供給され、前記測定部により測定されたクロロフィル濃度が閾値未満の場合には、海水が前記海水供給路から前記連通路を経由して前記海水電解部へ供給されるように、前記流路切換え弁を制御する制御部と、を備えてもよい。前記閾値が０．０５μｇ／Ｌ以上であることが好ましい。【０００６】
前記管がアルミ黄銅製であることが好ましい。前記植物プランクトン除去部は、ろ過により植物プランクトンを除去するろ過装置であることが好ましい。【０００７】
本発明の他の実施態様は、二価鉄イオンを含む海水が流れている、発電設備の冷却装置の復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給方法であって、海水中の植物プランクトンを除去する工程と、植物プランクトンを除去した後の海水を電気分解し、海水電解液を得る工程と、前記海水電解液を、前記復水器細管に供給する工程と、を有する、電解液供給方法である。【０００８】
本発明に係る電解液供給方法の他の実施態様は、海水中のクロロフィル濃度を測定する工程と、測定されたクロロフィル濃度が閾値以上の場合には、前記海水中の植物プランクトンを除去し、植物プランクトンを除去した後の海水を電気分解し、測定部により測定されたクロロフィル濃度が閾値未満の場合には、そのまま電気分解し、海水電解液を得る工程と、前記海水電解液を、前記復水器細管に供給する工程と、を有する、電解液供給方法である。前記閾値が０．０５μｇ／Ｌ以上であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】復水路真空低下量の推移を示す図である。
【図２】復水器入口海水５００Ｌ当たりの植物プランクトン量の変遷を示す図である。
【図３】復水器入口海水１Ｌ当たりの植物プランクトンのクロロフィル量の変遷を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る電解液供給装置の概略図である。
【図５】本発明の一実施例における、模擬配管による海水通水試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的に実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
＝＝復水器真空低下量と植物プランクトン量の変遷＝＝
平成２３年に、発電所の復水器真空低下量、復水器入口の海水５００Ｌあたりの植物プランクトンの個体数、復水器入口の海水中の植物プランクトンの種類、及び、復水器入口の海水１Ｌあたりのクロロフィル量を調べた。
【００１１】
発電所の復水器の真空の低下量は、復水器の真空度を測定し、設計真空度の値から真空度の測定値を引くことにより求めた。ここで、設計真空度は、海水温度に応じた値になる。そこで、設計真空度は、海水温を測定してその測定値に基づいて算出した。
【００１２】
また、復水器の入口の近傍における海水５００Ｌあたりの植物プランクトンの個体数を算出するために、復水器の入口の近傍における海水からNXX13プランクトンネット（目合い：１００μm，株式会社 離合社製）を用いて鉛直曳きすることによって植物プランクトンを捕集した。そして、補集した植物プランクトンの個体数を顕微鏡下でカウントし、カウントした個体数を海水５００Ｌあたりの植物プランクトンの個体数に換算した。
【００１３】
復水器の入口の近傍の海水１Ｌあたりのクロロフィル量を算出するために、アセトン抽出法により海水からクロロフィル溶出液を得た。まず、孔径０．４μmのガラスろ紙で５００ｍｌの海水をろ過し、そのろ紙を乾燥させた。その後、９０％アセトン１０ｍｌでろ紙からクロロフィルを溶出させた。そして、得られたクロロフィル溶出液の６６４ｎｍ及び６３０ｎｍでの吸光度を測定し、Jeffrey＆Humphreyの換算式により吸光度の測定値から１Ｌ当たりのクロロフィル量を算出した。
【００１４】
図１は、復水器真空低下量の推移を示し、縦軸が真空低下量、横軸が調査日を示す。４月初旬から５月中旬の間に復水器の真空度が著しく低下した。特に、４月初旬から中旬、および、５月中旬において、復水器の真空度が著しく低下するピークがあった。
【００１５】
図２は、復水器入口海水５００Ｌ当たりの植物プランクトン量の変遷を示し、縦軸が植物プランクトンの個体数、横軸が調査日を示す。５月中旬には植物プランクトン量の上昇が見られたが、４月初旬から中旬の間には、植物プランクトン量に変化が見られなかった。
【００１６】
４月初旬から中旬、および５月中旬には、コスキノディスカス  ワイレシー、キートセラスの一種、リゾソレニアの一種、ユーカンピア  ゾディアカス、タラシオシラ  ニッチオイデス、オドンテラ  シネンシス、ステファノピクシス  パルメリアナ、ディチルム  ブライトウェリィなどが見られた。特に、中旬樽のような形状をしてその内部に多くのクロロフィルを有しているコスキノディスカス  ワイレシーは、４月１３日には２００００inds.／５００Ｌ以上と非常に多かった。
【００１７】
図３は、復水器入口海水１Ｌあたりのクロロフィル量の変遷を示し、縦軸が１Ｌあたりのクロロフィル量を示し、横軸が調査日を示す。４月初旬から５月中旬にかけてクロロフィル量が多く、特に、４月初旬から中旬、および、５月中旬には、クロロフィル量の増加ピークが見られた。４月初旬から５月中旬におけるクロロフィル量の最低値は０．０５μｇ／Ｌであった。
【００１８】
このように、復水器の真空低下時期とクロロフィル量の増加時期とは相関しており、復水器の真空低下には、この時期に発生する植物プランクトンの増加によると考えられる。そして、復水器には電解した海水が流入するため、電解中で分解された植物プランクトンが復水器の真空低下の原因と考えられる。従って、電解装置に流入する海水から植物プランクトンを除去することによって、復水器の真空低下が防止できる。
＝＝電解液供給装置＝＝
以下に、本発明にかかる塩素供給制御装置を説明する。
（実施形態１）
図４は、本発明にかかる電解液供給装置の一実施形態を模式的に示す図である。
【００１９】
電解液供給装置２００は、二価鉄イオンを含む海水が流れる、発電設備の冷却装置の復水器細管につながる海水供給管１００に対して海水電解液を供給する装置である。電解液供給装置２００は、海水を電気分解する海水電解部２０２と、管１００から海水を海水電解部２０２へ取り込むための海水供給路２１４と、海水電解部２０２で得られた海水電解液を海水供給管１００に供給するための電解液供給路２０８と、を備える。
【００２０】
海水供給路２１４は、海水流入路２０４、植物プランクトン除去部２１８および植物プランクトン除去水路２２０を有する。海水流入路２０４は海水供給管１００と植物プランクトン除去部２１８とに接続しており、海水供給管１００内の海水を植物プランクトン除去部２１８に供給する。植物プランクトン除去水路２２０は、植物プランクトン除去部２１８と海水電解部２０２とに接続しており、植物プランクトン除去部２１８によって植物プランクトンが除去された海水を海水電解部２０２へ輸送する。
【００２１】
海水電解部２０２としては、例えば、海水を電気分解して次亜塩素酸を生成する電解槽を使用することができる。本実施形態においては、海水電解部２０２は電解液移送管２２２を介して電解液受槽２０６と接続しており、海水電解部２０２により生成された次亜塩素酸含有液は電解液移送管２２２を介して、一旦、電解液受槽２０６に貯蔵される。電解液受槽２０６は、電解液供給路２０８を介して海水供給管１００に接続しており、電解液受槽２０６内の次亜塩素酸含有液は電解液供給路２０８を介して海水供給管１００内の海水に供給される。
【００２２】
植物プランクトン除去部２１８は、海水供給管１００から海水流入路２０４に流入した海水について、植物プランクトン量を減少させることができればどのようなものでもよく、例えば、植物プランクトンをろ過除去することができるようなろ過装置や、植物プランクトンを沈降させて除去することができる水槽などを使用することができる。ろ過装置を使用する場合、ろ過装置に使用するろ膜の孔径は、２００μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下が最も好ましい。
【００２３】
除去対象の植物プランクトンは特に限定されないが、タイココアミケイソウ （Coscinodiscus）、チョウチンケイソウ （Ditylum） 、オリジャクケイソウ （Thalassionema）、レンダコケイソウ （Odontella）、ハシゴケイソウ （Eucampia）、オオクサリケイソウ （Stephanopyxis）、リゾソレニア類 （Rhizosolenia）  、ホシガタケイソウ （Asterionellopsis）、および、フタコブツノケイソウ （Chaetoceros）が例示できる。
【００２４】
発電所復水器細管の材料も特に限定されないが、アルミ黄銅が好ましい。
【００２５】
海水供給管１００を流れる海水には、管の上流側で二価鉄イオンを生じる化合物を添加することによって、二価鉄イオンを含有させることができる。二価鉄イオンを生じる化合物は、例えば、硫酸第一鉄が好ましいが、特に限定されない。添加方法や頻度は特に限定されないが、常時添加しているのが好ましい。化合物を添加したあとの海水中の二価鉄イオン濃度は特に限定されないが、好ましくは０．０５ｐｐｍ以上であり、より好ましくは０．１ｐｐｍ以上であり、さらに好ましくは０．３ｐｐｍ以上であり、さらに好ましくは、１．０ｐｐｍ以上であるが、好ましくは、１０ｐｐｍ以下であり、より好ましくは、３.０ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは１．０ｐｐｍ以下である。
【００２６】
本発明の特徴的構成は、植物プランクトンを除去した後に海水を電気分解して得られた電解液を発電所復水器細管内の海水に供給することであり、これにより、発電所の海水供給管１００内に電解液とともに放出されるクロロフィルなどの有機物の量を低減させることができるため、発電所腹水器細管内における復水器真空度の低下を防止することができる。
（実施形態２）
図５は、本発明にかかる電解液供給装置の他の実施形態を模式的に示す図である。この図に示すように、本実施形態にかかる電解液供給装置は、実施形態１の構成に加えて、海水供給路４１４において、植物プランクトン除去部４１８より上流側において設置された海水中のクロロフィル濃度を測定する測定部４１０と、海水供給路４１４の測定部４１０より下流側、かつ、植物プランクトン除去部４１８より上流側において分岐点を有し、前記植物プランクトン除去部を経由せずに海水電解部４０２に連通する連通路４０５とをさらに備える。
【００２７】
測定部４１０は、測定部４１０を通過する海水中の植物プランクトン内のクロロフィル濃度を検出する。測定部４１０には、クロロフィル濃度を検出することができる装置が設置されていればよく、その装置としては、例えば、クロロフィル蛍光装置（ターナーデザイン社製、笠原理化工業社製，JFEアドバンテック社製など）を使用することができる。なお、多くの植物プランクトンの体内のクロロフィルは、クロロフィル蛍光装置などによって植物プランクトンの体外から検出することができるため、海水中の植物プランクトン中のクロロフィルは、植物プランクトンを破壊することなく検出することができる。
【００２８】
海水供給路４１４において連通路４０５が分岐する分岐部には、流路切換え弁４１２が設けられている。流路切換え弁４１２を操作することにより、電解液供給装置２００に流入した海水を、植物プランクトン除去部４１８を経由させずに海水電解部４０２に流入させるＡ路（図５中の矢印Ａにより表す）又は植物プランクトン除去部４１８を経由させて海水電解部４０２に流入させるＢ路（図５中の矢印Ｂにより表す）に流入させることができる。Ａ路では、分岐部分が海水電解部の流入口に連通し、Ｂ路では、分岐部分が流入路４１６の一端に連通し、流入路４１６の他端は植物プランクトン除去部４１８の流入口に連通し、植物プランクトン除去部４１８の流出口は植物プランクトン除去水路４２０の一端に連通し、植物プランクトン除去水路４２０の他端は海水電解部４０２の流入口に連通する。分岐部分においてＢ路を閉じてＡ路を開けば、電解液供給装置４００に流入した海水は植物プランクトン除去部４１８を経由せずに海水電解部４０２に流入する。分岐部分においてＡ路を閉じてＢ路を開けば、電解液供給装置４００に流入した海水は植物プランクトン除去部４１８を経由して海水電解部４０２へ流入する。
【００２９】
本実施形態では、測定部４１０により測定されたクロロフィル濃度が閾値以上の場合にはＢ路に、測定部４１０により測定されたクロロフィル濃度が閾値未満の場合にはＡ路に、海水が供給されるように、流路切換え弁を制御する制御部（図示せず）を有してもよい。閾値は、０．０５μｇ／Ｌ以上であることが好ましく、０．１０μｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、０．１５μｇ／Ｌ以上であることが最も好ましい。なお、本発明は、流路切換え弁４１２および流路切換え弁４１２を制御する制御部を有するものに限らず、手動でＡ又はＢの流路に切り替えるものでもよい。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、海水流入路内の海水中の植物プランクトンのクロロフィル濃度に基づいて、海水を流入させる経路を、植物プランクトン除去部を経由させずに海水電解部に流入させる流路と、植物プランクトン除去部を経由させずに海水電解部に流入させない流路とから選択することができる。このため、植物プランクトンの除去が必要ではない場合には、海水を植物プランクトン除去部に海水を流入させないで電解液供給装置を使用することができる。植物プランクトンが混入していない海水であっても植物プランクトン除去部に流入すれば植物プランクトン除去部は消耗するため、植物プランクトン除去部のメンテナンスが必要となる。例えば、植物プランクトン除去部としてろ過装置を使用する場合、植物プランクトンの除去を要しない海水をろ過装置に流入すれば、海水中の物質によりろ過装置内のろ膜の目詰まりが生じるため、ろ過装置のメンテナンスが必要となる。本実施形態では、植物プランクトンの除去が必要ない場合には、植物プランクトン除去部に海水を流入させないため、植物プランクトン除去部におけるメンテナンス負担の軽減化を図ることができる。
＝＝電解液供給方法＝＝
次に、本発明にかかる、二価鉄イオンを含む海水が流れている復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給方法を詳細に述べる。
（実施形態１）
まず、図４を参照し、電解液供給装置２００を用いた一実施形態を詳細に述べる。
【００３１】
本実施形態においては、まず、海水供給管１００から海水流入路２０４を通じて流入した海水中の植物プランクトンを、植物プランクトン除去部２１８において除去する。次に、植物プランクトンを除去した後の海水を海水電解部２０２に供給し、海水電解液を生成する。次に、海水電解部２０２で得られた海水電解液は、電解液移送管２２２を通じて電解液受槽２０６に貯蔵する。そして電解液受槽２０６から電解液供給路２０８を通じて海水供給管１００に供給する。
【００３２】
このように、本発明にかかる、二価鉄イオンを含む海水が流れている復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給方法は、海水中の植物プランクトンを除去する工程と、植物プランクトンを除去した後の海水を海水電解部に供給する工程と、前記海水電解部で得られた海水電解液を、二価鉄イオンを含む海水が流れている復水器細管に供給する工程と、をこの工程順に有することにより、海水供給管１００内に電解液とともに放出されるクロロフィルなどの有機物の量を低減させることができるため、復水器細管内における皮膜の形成を低減させることができる。
（実施形態２）
次に、図５を参照して電解液供給装置４００を用いた他の実施形態を詳細に述べる。
【００３３】
本実施形態においては、まず、海水供給管３００から海水流入路４０４を通じて流入した海水について、測定部４１０により海水中のクロロフィル濃度を測定する。測定されたクロロフィル濃度が閾値以上の場合には、海水を流路Ｂに流入させ、海水を植物プランクトン除去部４１８により海水中の植物プランクトンを除去する。そして、植物プランクトンを除去した後の海水を海水電解部４０２へ供給する。一方、測定部４１０により測定されたクロロフィル濃度が閾値未満の場合には、海水を流路Ａに流入させることにより、海水電解部４０２へそのまま流入させる。本明細書において、「そのまま電気分解する」とは、植物プランクトン除去部４１８には流入させずに海水電解部４０２へ流入させることである。次に、得られた海水電解液を海水供給管３００に供給する。
【００３４】
本実施形態によれば、植物プランクトンの除去が必要ではない場合には、海水を植物プランクトン除去部に海水を流入させないで電解液供給装置を使用することができる。このため、本実施形態では、植物プランクトン除去部におけるメンテナンス負担の軽減化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、電解液供給装置および電解液供給方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００  海水供給管
２００  電解液供給装置、
２０２  海水電解部
２０４  海水流入路
２０６  電解液受層
２０８  電解液供給路
２１０  測定部
２１２  流路切換え弁
２１４  海水供給路
２１８  植物プランクトン除去部
２２０  植物プランクトン除去水路
２２２  電解液移送管
３００  海水供給管
４００  電解液供給装置
４０２  海水電解部
４０４  海水流入路
４０５  連通路
４０６  電解液受層
４０８  電解液供給路
４１０  測定部
４１２  流路切換え弁
４１４  海水供給路
４１６  流入路
４１８  植物プランクトン除去部
４２０  植物プランクトン除去水路
４２２  電解液移送管
【要約】
【課題】  本発明は、電解液供給装置および電解液供給方法を提供することを目的とする。本発明にかかる電解液供給装置は、海水を電気分解する海水電解部と、海水を前記海水電解部に供給するための海水供給路と、前記海水電解部で電気分解された海水電解液を、復水器細管に供給するための電解液供給路と、前記海水供給路に設けられ、植物プランクトンを除去する植物プランクトン除去部と、を備える。また、本発明にかかる電解液供給方法は、二価鉄イオンを含む海水が流れている、発電設備の冷却装置の復水器細管に対して海水電解液を供給する電解液供給方法であって、海水中の植物プランクトンを除去する工程と、植物プランクトンを除去した海水を電気分解し、海水電解液を得る工程と、前記海水電解液を、前記復水器細管に供給する工程と、を有する。【図１】
0005805915.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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