(57)【要約】本発明は、海水を冷却水として利用する機器内に冷却用海水を循環させる細管を模擬した模擬配管２を有し、実海水を用いた通水試験により、実海水に含まれる付着性生物によって模擬配管２内に形成される被膜の状況を随時確認するための模擬試験装置１であって、実海水を取水して模擬配管２内へと循環させる循環ポンプ３と、模擬配管２内へ付着性生物の付着を防止する付着防止材を注入する注入部４と、を備え、模擬配管２は、長手方向または短手方向の切断面に沿って分割可能に形成されている。よって、模擬配管２内部の観察作業を簡略化し、模擬配管２内に形成される被膜の状況を随時確認できる模擬試験装置１を実現できる。
2017103966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を冷却水として利用する機器内に冷却用海水を循環させる細管を模擬した模擬配管を有し、実海水を用いた通水試験により、前記実海水に含まれる付着性生物によって前記模擬配管内に形成される被膜の状況を随時確認するための模擬試験装置であって、
前記実海水を取水して前記模擬配管内へと循環させる循環ポンプと、
前記模擬配管内へ前記付着性生物の付着を防止する付着防止材を注入する注入部と、を備え、
前記模擬配管は、長手方向または短手方向の切断面に沿って分割可能に形成されている
ことを特徴とする模擬試験装置。
【請求項２】
前記模擬配管は、放電加工によって分割可能に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の模擬試験装置。
【請求項３】
前記模擬配管を保持するための保持部を更に備え、
前記保持部には、前記模擬配管を所定の位置に固定保持するための位置決め部が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の模擬試験装置。
【請求項４】
前記模擬配管は、少なくとも１系統乃至複数系統設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の模擬試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水を冷却水として利用する機器に対して形成される、海水に含まれる付着性生物による被膜の状況を随時確認するための模擬試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海水を冷却水として利用する機器（例えば、発電所の復水器）においては、冷却用循環海水の引き込みに際して、海水に含まれるフジツボ類やイガイ類等の付着性生物が、復水器内の熱交換細管（例えば、アルミ黄銅製）に付着するという問題があった。このように、復水器内の熱交換細管に付着性生物が付着すると、熱交換細管における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問題を生じさせることとなる。かかる問題の解決手法として、取水した海水に対して塩素等の電解液を注入して循環水として利用することで、熱交換細管内への付着性生物の付着防止が図られている。【０００３】
しかし、近年、例えば冬季の一時期等の所定時期において、循環海水温度が低く大きな温度変化がないにも拘わらず、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生じている。これは、前述の所定時期に爆発的に増殖する植物プランクトンが塩素によって破壊されることで、内容物である有機物が海水中に大量に放出され、それらが熱交換細管内に通常とは異なる被膜の形成に寄与していることが原因であると推測される。そこで、このような被膜形成の状況を確認することが望まれるが、稼働中の発電プラントを停止させることはできないため、発電プラントを停止させる定期点検時に管内部を観察できるのみであった。【０００４】
従って、発電プラントを停止させる定期点検の時期のみならず、稼働中の時期であっても発電プラントを停止させることなく、前述したような細管内の被膜形成の状況を確認するべく、前記熱交換細管を模した細管を備え、実機と同様な条件で管内部を観察できる試験装置として、例えば、特許文献１や、非特許文献１に掲載のモデルコンデンサ（試験装置）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３６０８８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】栗田エンジニアリング株式会社、発電プラント、給水・海水系、復水器、３．各種調査、［online］、［平成２７年７月３日検索］、インターネット（ＵＲＬ：http://www.kurita-eng.com/07#electronic/index.html）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や非特許文献１のモデルコンデンサでは、外観の観察はリアルタイムで行うことができるものの、管内部の観察（すなわち、被膜形成の状況や性状の分析など）を行うには、管を切り出してサンプリングしなければならず、観察作業が煩雑となる問題があった。しかも、特許文献１や非特許文献１のモデルコンデンサでは、管内部に形成された被膜の状況や性状を変化させずに当該管を切り出すことが難しく、細管内に形成される被膜の状況を随時確認できないという問題があった。【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、管内部の観察作業を簡略化し、管内部に形成される被膜の状況を随時確認できる模擬試験装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る模擬試験装置は、
海水を冷却水として利用する機器内に冷却用海水を循環させる細管を模擬した模擬配管を有し、実海水を用いた通水試験により、前記実海水に含まれる付着性生物によって前記模擬配管内に形成される被膜の状況を随時確認するための模擬試験装置であって、
前記実海水を取水して前記模擬配管内へと循環させる循環ポンプと、
前記模擬配管内へ前記付着性生物の付着を防止する付着防止材を注入する注入部と、を備え、
前記模擬配管は、長手方向または短手方向の切断面に沿って分割可能に形成されていることを特徴とする。【００１０】
このとき、本発明に係る模擬試験装置において、前記模擬配管は、放電加工によって前記分割可能に形成されていることが好ましい。【００１１】
また、本発明に係る模擬試験装置は、前記模擬配管を保持するための保持部を更に備え、前記保持部には、前記模擬配管を所定の位置に固定保持するための位置決め部が設けられていることが望ましい。【００１２】
さらに、本発明に係る模擬試験装置において、前記模擬配管は、少なくとも１系統乃至複数系統設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、管内部の観察作業を簡略化し、管内部に形成される被膜の状況を随時確認できる模擬試験装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る模擬試験装置を示す平面図である。
【図２】図１の模擬試験装置に用いられる模擬配管を示す斜視図である。
【図３】他の実施形態の模擬試験装置に用いられる模擬配管を示す斜視図である。
【図４】取水口から発電プラントの復水器までを概略的に示す模式図である。
【図５】図１の模擬試験装置における通水試験結果を示し、海水５００Ｌ当たりの植物プランクトン現存量と、真空低下量の推移をそれぞれ示すグラフである。
【図６】図４の期間Ｔ１〜Ｔ４における模擬配管内の被膜の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る模擬試験装置について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う模擬試験装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の模擬試験装置１は、海水を冷却水として利用する機器において、当該海水に含まれるフジツボ類やイガイ類等の付着性生物によって形成される被膜の状況を随時確認するための第一試験ユニット１０および第二試験ユニット１１を有している。なお、これら第一試験ユニット１０および第二試験ユニット１１はほぼ同様の構成からなり、流量，流速などのパラメータにおいて、異なる２つのパラメータを同時に用いて試験できるようになっている。以下において、第一試験ユニット１０および第二試験ユニット１１を総称する場合は、ユニット１０，１１と記載する。
【００１７】
本実施形態の場合、模擬試験装置１は、海水を冷却水として利用する機器として、例えば、発電所の復水器を対象としており、各ユニット１０，１１は、前述した復水器内に冷却用海水を循環させるための熱交換細管を模擬した模擬配管２を備えている。また、各ユニット１０，１１は、実海水を取水して模擬配管２内へと循環させる循環ポンプ３と、模擬配管２内へ付着性生物の付着を防止する付着防止材を注入する注入部４と、を備えている。そして、これら模擬配管２と循環ポンプ３は配管５によって接続されている。なお、本実施形態の場合、第一試験ユニット１０と第二試験ユニット１１とで循環ポンプ３を共有しているが、一例であって本発明はこの限りではない。
【００１８】
注入部４は、付着防止材として注入される硫酸第一鉄の水溶液を貯留する第一タンク部４１ａと、次亜塩素酸ナトリウムの水溶液を貯留する第二タンク部４１ｂと、有機物である珪藻溶液を貯留する第三タンク部４１ｃと、これらと配管５とを接続する接続配管４２ａ，４２ｂ，４２ｃとを備えている。そして、各タンク４１ａ〜４１ｃに貯留された付着防止材は、それぞれ対応する接続配管４２ａ〜４２ｃを介して配管５に注入され、当該配管５内で循環海水に攪拌されて模擬配管２へと注入されるようになっている。
【００１９】
また、模擬配管２は、例えばアルミ黄銅製の管からなり、図２に示すように、長手方向の切断面に沿って長尺に分割可能に形成されており、必要に応じて分割（分解）することで、模擬試験装置１による実海水を用いた通水試験により、実海水に含まれる付着性生物によって模擬配管２内に形成される被膜の状況を随時確認できるようになっている。なお、模擬配管２の分割構成はこれに限らず、要は、模擬配管２内に形成される被膜の状況を随時確認できるものであれば、この他、例えば図３（ａ）に示すように、長手方向の切断面に沿って短尺に分割可能に形成されていても良く、図３（ｂ）に示すように、短手方向の切断面に沿って多数に分割されていても良い。また、これら各種分割態様は、それぞれ放電加工によって形成されており、ほぼ隙間なく元の管形状に戻ることが可能となっている。さらに、模擬配管２内に形成される被膜の状況については、長尺・短尺，長手・短手のいずれの分割態様であっても、通水方向に沿った経時的な変化を観察することができる。但し、高温流体から低温流体へ熱が流れる現象としての熱貫流を分析するためには、本実施形態のような長尺な長手方向の切断面に沿った分割態様でないと対応できない。
【００２０】
前述した構成に加えて、模擬試験装置１の各ユニット１０，１１は、それぞれ模擬配管２を保持するための保持部６を更に備えている。この保持部６は、例えばアクリル板などからなり、その所定の位置には模擬配管２を固定保持するための位置決め部６１が設けられている。これにより、模擬配管２は、保持部６の所定位置に収納された後、不図示のネジ等によって固定されることで、煩雑な位置決め作業をすることなく、決められた位置へと固定保持されるようになっている。
【００２１】
ここで、図４に示すように、発電所（不図示）に備えられた実機としての復水器Ｋには、取水口設備Ｇにおいて、スクリーンバーＳ１がスクリーンロータリーＳ２によって開閉されることで取水された冷却水として用いられる実海水Ｗが、鉄（硫酸第一鉄）や塩素（次亜塩素酸ソーダ）等の電解液を前記付着防止材として注入された後、循環ポンプＰによって汲み上げられ、循環水管Ｌを通って循環される。そして、図４においては図示省略するが、前述の模擬試験装置１は、取水口設備Ｇにおける循環ポンプＰ付近から実海水Ｗを取水可能なように、当該取水口設備Ｇなどの発電所の近隣に設置されることが望ましい。これにより、模擬試験装置１では、復水器Ｋに対する冷却用海水の循環時と同様のパラメータ（換言すれば、実機と同様のパラメータ）を用いて、前記復水器Ｋ内の熱交換細管ＫＰを模した模擬配管２に対して通水試験を行えるようになっている。
【００２２】
次に、模擬試験装置１を用いた通水試験について説明する。実海水に対する鉄や塩素の最適な注入手法を確立するため、模擬試験装置１を用いて、図５に示すように、復水器Ｋの入口海水５００Ｌ当たりの植物プランクトン現存量と、真空度の低下量の推移を調査すると共に、各時期での管内部に対する被膜の付着状況の観察と、被膜の性状の分析とを実施した。図６（ａ）〜（ｄ）には、図５に示す各期間Ｔ１〜Ｔ４での付着状況を模式的に示している。このとき、期間Ｔ２が冬〜春先に相当する。
【００２３】
この結果、期間Ｔ１においては、図６（ａ）に示すように、模擬配管２内において、試験前に予め生成させておいた鉄からなる緻密な初期被膜上に密着性の弱い鉄被膜が積層形成されることがわかった。これは、硫酸第一鉄が塩素と反応することで、非緻密な鉄（水酸化第二鉄）に瞬時に変化するためと考えられる。
【００２４】
また、期間Ｔ２においては、復水器Ｋ（図４参照）の真空度が急激に低下していると共に、図６（ｂ）に示すように、模擬配管２内において、前記密着性の弱い鉄被膜上に有機物・糖の被膜が積層形成されることがわかった。これは、当該期間Ｔ２である冬から春先に大量発生した植物プランクトンが、塩素によるダメージによって内容物（有機物・糖）を吐出したためと考えられる。
【００２５】
期間Ｔ３においては、図６（ｃ）に示すように、模擬配管２内において、前記有機物・糖による被膜が重層化することがわかった。これは、植物プランクトンが塩素と鉄と反応することで、非緻密な鉄（水酸化第二鉄）と珪藻の残骸（被殻と有機物）が凝集され沈殿したためと考えられる。
【００２６】
期間Ｔ４においては、図６（ｄ）に示すように、模擬配管２内において、密着性の弱い鉄被膜および有機物・糖による被膜が剥離することがわかった。これは、植物プランクトンが減少したためと考えられる。
【００２７】
このように、模擬配管２内に形成される皮膜の肥厚や、減耗状態、皮膜の性状を回収したサンプル片で確認することで、実機のリアルタイムの皮膜の状態を確認することができる。
【００２８】
以上のことから、付着性の動物プランクトンが存在せず、植物プランクトンが大量発生する冬〜春先にかけては塩素注入を停止することで、破壊された植物プランクトン由来の有機物・糖による被膜の形成を抑制して、真空度の急激な低下を防止ができることがわかった。また、植物プランクトン非来襲時には高濃度の鉄イオンを短時間注入することにより、模擬配管２内において、試験前に予め生成させておいた鉄からなる緻密な初期被膜上を重層化できる等、鉄・塩素の最適な注入手法に関し、模擬試験装置１を用いて調べることができた。これらの手法によって、復水器Ｋの真空度を、理想的な真空度の低下量の推移として管理目標値（例えば、０．８〜１．１ｋＰａ）の範囲内で推移させることができると考えられる。なお、この管理目標値は、発電所のユニットごとで異なることは言うまでもない。
【００２９】
以上、説明したように、本実施形態の模擬試験装置１によれば、海水を冷却水として利用する復水器Ｋ内に冷却用海水Ｗを循環させる細管ＫＰを模擬した模擬配管２を有し、当該模擬配管２が長手方向または短手方向の切断面に沿って分割可能に形成されているので、模擬配管２内部の観察作業を簡略化することができる。また、装置全体をコンパクト化することで設置場所が制限されることなく、実海水Ｗを用いた通水試験を行うことができる。かくして模擬配管２内に形成される被膜の状況を随時確認できる模擬試験装置１を実現することができる。
【００３０】
なお、前述した実施形態では、模擬試験装置１が第一試験ユニット１０および第二試験ユニット１１の２つの系統を備える場合について述べたが、本発明はこれに限られることはない。このような系統については、１系統であれば装置全体をよりコンパクト化できると共に、２系統以上の複数系統を備えることで、その系統分の異なるパラメータを用いて同時に試験することができ、試験効率を向上できるメリットを備えることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  模擬試験装置
２  模擬配管
３  循環ポンプ
４  注入部
４１ａ  第一タンク部
４１ｂ  第二タンク部
４１ｃ  第三タンク部
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  接続配管
５  配管
６  保持部
６１  位置決め部
復水器  Ｋ
細管  ＫＰ
循環水管  Ｌ
取水口設備  Ｇ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月14日(2017.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を冷却水として利用する機器内に冷却用海水を循環させる細管を模擬した模擬配管を有し、実海水を用いた通水試験により、前記実海水に含まれる付着性生物によって前記模擬配管内に形成される被膜の状況を随時確認するための模擬試験装置であって、
前記実海水を取水して前記模擬配管内へと循環させる循環ポンプと、
前記模擬配管内へ前記付着性生物の付着を防止する付着防止材を注入する注入部と、を備え、
前記模擬配管は、放電加工によって長手方向または短手方向の切断面に沿って分割可能に形成されている
ことを特徴とする模擬試験装置。
【請求項２】
前記模擬配管を保持するための保持部を更に備え、
前記保持部には、前記模擬配管を所定の位置に固定保持するための位置決め部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の模擬試験装置。
【請求項３】
前記模擬配管は、少なくとも１系統乃至複数系統設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の模擬試験装置。
【国際調査報告】
2017103966.tif 000009
2017103966.tif 000010
2017103966.tif 000011
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