(57)【要約】【課題】取水配水管の内壁への貝殻等の付着防止を、取水・排水を停止させる必要なく、海洋環境に対して優しい貝殻付着防止装置を提供する。【解決手段】貝殻付着防止装置１０は、海洋からの取水または海洋への排水のために海水面下に設置された取水排水管５０に取り付けられ、気泡２０を含む層状の流れを取水排水管５０の内壁に沿って形成するための気泡発生器１２，第１リング１４，第２リング１６を具備する。気泡発生器１２は、気泡２０を取水排水管５０の内壁に沿って流れるように発生させる。第１リング１４はハニカム構造を有し、気泡発生器１２の下流側において取水排水管５０の内周に沿って配設される。第２リング１６は網状であり、第１リング１４の下流側において取水排水管５０の内周に沿って配設される。【選択図】図１
2008280701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋からの取水または海洋への排水のために海水面下に設置された取水排水管に取り付けられる貝殻付着防止装置であって、
気泡を含む層状の流れを前記取水排水管の内壁に沿って形成するための，
気泡を前記取水排水管の内壁に沿って流れるように発生させる気泡発生器と、
前記気泡発生器の下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設されるハニカム構造を有する第１リングと、
前記第１リングの下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設される網状の第２リングと、を具備することを特徴とする貝殻付着防止装置
【請求項２】
前記気泡発生器は、前記気泡として超微細気泡を発生させるものであることを特徴とする請求項１に記載の貝殻付着防止装置。
【請求項３】
前記気泡にはオゾンが含まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の貝殻付着防止装置。
【請求項４】
前記気泡発生器は、一定の気泡発生時間と気泡発生停止時間とを交互に繰り返す間欠運転を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の貝殻付着防止装置。
【請求項５】
海洋からの取水または海洋への排水のために海水面下に設置された取水排水管に取り付けられる貝殻付着防止装置であって、
気泡を含む層状の流れを前記取水排水管の内壁に沿って形成するための，
気泡を前記取水排水管の内壁に沿って流れるように発生させる気泡発生手段と、
前記取水排水管内を流れる旋回流の前記取水排水管の内壁近傍への流れ込みによる前記取水排水管の内壁近傍での層状の流れの乱れを抑制するために、前記気泡発生手段の下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設される第１整流手段と、
前記第１整流手段によって発生する渦を破砕するために、前記第１整流手段の下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設される第２整流手段と、を具備することを特徴とする貝殻付着防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に臨海部に立地する火力発電所や工場に備えられる取水排水管の内壁に取水排水の妨げとなる貝殻等の生物を付着させないための貝殻付着防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
臨海部に立地する火力発電所や工場では、各種設備の冷却水等として用いる海水の取水・排水のために、海面下に取水排水管を設置している。経時的にこのような取水排水管の内壁には貝殻等が付着し、取水・排水の効率を低下させる。
【０００３】
そこで、潜水作業員が定期的に付着した貝殻等を削ぎ落とす作業を行っている。また、貝等の幼生を死滅させることにより貝殻等の取水排水管への付着を未然に防止する方法として、所定の塗料を取水排水管に塗布する方法や、取水排水管に電圧を印加して海水を電気分解し、取水排水管の内壁から水素ガスを発生させる方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
しかしながら、潜水作業員による貝殻等の除去作業は危険を伴う。また、この作業中には、取水・排水を停止しなければならないため、操業効率が低下する。さらに、回収された貝殻等を産業廃棄物として処理するために多大な費用や廃棄場所の確保が必要になる。
【０００５】
取水排水管の内壁に塗料を塗布する方法には、有害金属を含む塗料を用いるために、この有害金属が海洋に流出し、海洋を汚染するという問題がある。また、塗料は経時的に剥がれ落ちるために、定期的に、塗料の塗布作業を行わなければならず、その間は取水・排水を停止しなければならない。
【０００６】
取水排水管に電圧を印加する方法では、取水排水管にはその直径が数メートルに及ぶものが一般的であり、実効的な海水の電気分解反応を生じせしめるためには、大型の直流電源が必要となる。また、海水に対する耐食性に優れたコンクリート管を用いる場合には、内壁に電極となる導体板を配置する必要もあり、膨大な設備投資が必要となる。さらに、海水の電気分解によって生成する塩素の拡散による海洋汚染も懸念される。
【特許文献１】特開２００４−２２３４７５号公報（段落［００１０］，［００１１］等）
【特許文献２】特開平７−１６３９５７号公報（段落［００２４］〜［００２９］、第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、取水配水管の内壁への貝殻等の付着防止を、取水・排水を停止させる必要なく、海洋環境に対して優しい貝殻付着防止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、海洋からの取水または海洋への排水のために海水面下に設置された取水排水管に取り付けられる貝殻付着防止装置であって、
気泡を含む層状の流れを前記取水排水管の内壁に沿って形成するための，気泡を前記取水排水管の内壁に沿って流れるように発生させる気泡発生器と、前記気泡発生器の下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設されるハニカム構造を有する第１リングと、前記第１リングの下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設される網状の第２リングと、を具備することを特徴とする貝殻付着防止装置が提供される。
【０００９】
この貝殻付着防止装置において、気泡発生器としては、気泡として超微細気泡を発生させるものが好適に用いられる。具体的には、超微細気泡として、平均径が０．５μｍ〜５０μｍの気泡を用いることができる。また、その気泡にはオゾンが含まれることが好ましい。気泡発生器は、一定の気泡発生時間と気泡発生停止時間とを交互に繰り返す間欠運転を行うものが好適に用いられる。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば、海洋からの取水または海洋への排水のために海水面下に設置された取水排水管に取り付けられる貝殻付着防止装置であって、
気泡を含む層状の流れを前記取水排水管の内壁に沿って形成するための，気泡を前記取水排水管の内壁に沿って流れるように発生させる気泡発生手段と、前記取水排水管内を流れる旋回流の前記取水排水管の内壁近傍への流れ込みによる前記取水排水管の内壁近傍での層状の流れの乱れを抑制するために前記気泡発生手段の下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設される第１整流手段と、前記第１整流手段によって発生する渦を破砕するために前記第１整流手段の下流側において前記取水排水管の内周に沿って配設される第２整流手段と、を具備することを特徴とする貝殻付着防止装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、取水・排水を停止することなく、また海洋環境を汚染することなく、貝殻等の取水排水管の内壁への付着を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は取水排水管に貝殻付着防止装置が取り付けられた状態を示す断面図である。取水排水管５０は、海洋６０からの取水または海洋６０への排水のために海水面下に設置される。図１において、海水は左開口端から右側へ向かって流れるものとする。
【００１３】
貝殻付着防止装置１０は、気泡２０を含む層状の流れ３０（以下簡単に「流れ３０」と記す）を取水排水管５０の内壁に沿って取水排水管５０の長さ方向に形成し、これにより取水排水管５０の内壁への有機物や貝類等の幼生の付着を防止し、取水排水管５０の内壁へ一旦付着した有機物を分解し、取水排水管５０の内壁へ一旦付着した貝類等の幼生を除去するものである。このような付着防止等のメカニズムは正確には解明されていないが、気泡２０の圧壊のエネルギーによるという考えや、気泡周囲に形成されたフリーラジカルが安定しようとする際の極めて強い酸化力によるという考えがある。
【００１４】
このような流れ３０を具現化するために、貝殻付着防止装置１０は、気泡２０を取水排水管５０の内壁に沿ってその長さ方向に流れるように発生させる気泡発生器１２と、気泡発生器１２の下流側において取水排水管５０の内周に沿って配設されるハニカム構造を有する第１リング１４と、第１リング１４の下流側において取水排水管５０の内周に沿って配設される網状の第２リング１６を備えている。
【００１５】
なお、図１では、流れ３０とこの流れ３０の内側を流れる海水の流れとの境界を模式的に波線で直線状に示しているが、実際にはこの境界には変動がある。また、気泡２０の密度が同じ層の厚さは、流れ３０の下流へ行くほど、後述するように流れ３０の内側を流れる海水の流れが乱流となるために、その影響により、薄くなると推測される。
【００１６】
気泡発生器１２としては、気泡２０として、一般的に“マイクロバブル”，“マイクロ・ナノバブル”，“ナノバブル”と言われている超微細気泡を取水排水管５０の内壁に沿うように噴射する構造となっているものが好適に用いられる。超微細気泡の気泡径（直径）は、取水排水管５０の内壁への有機物等の付着防止効果が得られる限りにおいて限定されるものではないが、発生のための制御が容易であり、取水排水管５０のスケールアップやスケールダウンに際して気泡発生器１２の仕様変更を容易に行うことができる等の観点から、発生時において０．５μｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０μｍ〜５０μｍであることがより好ましい。
【００１７】
必要数の気泡発生器１２を取水排水管５０の内周に例えば等間隔で配置し、取水排水管５０に一定流速で海水が流れているときに、これらの気泡発生器１２から気泡２０を噴射させることにより、流れ３０を形成することができる。超微細気泡は浮上速度が遅いために、取水排水管５０に取水・排水のための一定の流れが形成されている状態においては、取水排水管５０の下側で発生させた超微細気泡も浮上することなく、取水排水管５０の内壁に沿って流れやすい。
【００１８】
気泡２０たる超微細気泡の発生方法としては、円筒状の本体部に接線方向より液体（例えば、水）を圧入して内部空間に液体の旋回流を発生させ、このときに内部空間に発生する負圧を利用して長さ軸方向よりガスを自吸させ、これらを混合することにより超微細気泡を発生させる方法（旋回液流式）や、多孔質フィルターをガス分散器としてガス出口に取り付け、ガスを圧入して超微細気泡を発生させる方法（微細孔式）が好適に用いられる。
【００１９】
超微細気泡により、取水配水管５０の内壁への貝殻等の付着が防止できることは、以下に説明する簡易的な実験により明らかとなっている。すなわち、１００ｃｍ□の鉄板の表面を＃４００のサンドペーパーで研磨し、平滑にした後、アルコールで油分をふき取り、海水に浸漬させた。試験区は、（Ａ）鉄板のみの試験区、（Ｂ）鉄板表面が超微細気泡で覆われるように超微細気泡発生装置を併設した試験区、の２区に分けた、なお、超微細気泡発生装置としては、平均直径が２０μｍ程度の気泡を発生させる旋回液流式のものを用いた。試験開始から１ヵ月後の各試験区の鉄板の状態を観察したところ、（Ａ）の鉄板には、貝類の幼生が付着していることが顕微鏡観察により確認された。（Ｂ）では、１ヶ月後のみならず、６ヶ月後においても貝類の幼生の付着は確認できなかった。
【００２０】
さて、取水排水管５０の内壁への貝殻等の付着を防止するためには、気泡発生器１２により形成された流れ３０が、取水配水管５０の内壁近傍に沿ってこの内壁を覆うように流れることが、気泡２０による貝殻等の付着防止を実効性の高いものとすることができる。つまり、最も好ましくは、取水排水管５０の長さ方向において、所謂、流れ３０を層流（乱流に対して）の状態に維持されていることである。
【００２１】
しかしながら、取水排水管５０の直径は１〜数メートルにも及ぶために、その内部を流れる海水の流れは、通常、乱流となる。これは、取水排水管５０内の流れが層流となるか乱流となるかを判断するための指標となるレイノルズ数Ｒｅ［＝Ｕ×ｄ／ｖ、Ｕ：平均流速（ｍ／ｓ）、ｄ：管径（ｍ）、ｖ（＝μ／ρ）：動粘性係数（ｍ３／ｓ），μ：流体の粘度、ρ：流体の密度］は、２０００（乱流となる大凡の基準）を超えてしまうことから容易に推測される。
【００２２】
取水排水管５０を流れる海水が乱流となる場合でも、取水排水管５０における取水口（つまり図１の左端）から一定の距離範囲は、助走区間として、管内壁近傍では層流状態が維持される。そして、その助走区間を過ぎると管内壁近傍を含めて、取水排水管５０内全体に乱流が発生する。そこで、この乱流が発生する区間において、流れ３０を層流または層流に近い状態に維持するための整流機構として、第１リング１４と第２リング１６とが配置されている。
【００２３】
第１リング１４は、セル（ハニカム構造の空間部）がリブ（セルを隔てる隔壁）で区切られたハニカム構造を有している。セルの開口径は小さいために、セルに流れ込んだ海水は層流となってセルを通過する。このような第１リング１４の整流作用を利用して、取水排水管５０内を流れる海水の旋回流が取水排水管５０の内壁近傍への流れ込むことによって流れ３０が乱されることを抑制することができ、第１リング１４の下流側において、流れ３０を層流または層流に近い状態に維持することができる。
【００２４】
なお、第１リング１４への貝類等の付着を防止する必要がある。そのために、第１リング１４の内壁が流れ３０の中に位置するように、その内径を設定する。但し、第１リング１４の内壁は、常時、流れ３０の中に位置している必要はなく、第１リング１４の内側を気泡２０が通過する状態が一定時間実現されればよい。
【００２５】
第１リング１４におけるセルの開口形状に限定はなく、六角形または正方形のものが好適に用いられるが、三角形や五角形であってもよい。リブは、セルを流れて抜けた海水に渦流を発生させる原因となる。このため、リブの厚さはこの渦流の発生を最小限に抑える観点から、可能な限り薄くすることが好ましい。
【００２６】
第１リング１４は、金属またはセラミックスで構成することができる。第１リング１４を金属で構成する場合には、一体構造のものを製造することも容易である。第１リング１４をセラミックスで構成する場合には、円周を多数に等分割した形状の部品をその分割数だけ作製し、これを取水排水管５０にリングが形成されるように取り付ければよい。
【００２７】
第１リング１４のセル内を通過した海水には、前述の通り、リブに起因して右渦が発生する。この渦は層流を乱すために、速やかに破壊する必要がある。網（メッシュ）状の第２リング１６は、この渦を破砕するために配置されているもので、これにより、第２リング１６の下流側においても、流れ３０を層流の状態に維持することが可能となる。この第２リング１６を所定の間隔で、取水排水管５０の長さ方向に複数配置してもよい。
【００２８】
第１リング１４と同様に、第２リング１６への貝類等の付着を防止する必要がある。そのために、第２リング１６の内周が流れ３０の中に位置するようにその内径を設定する必要があるが、ここでも、第２リング１６の内周は、常時、流れ３０の中に位置している必要はなく、第２リング１６の内側を気泡２０が通過する状態が一定時間実現されていればよい。
【００２９】
貝殻付着防止装置１０によれば、上記構成により、流れ３０を取水配水管５０の内壁を覆うように取水配水管５０の長さ方向の一定距離において維持することができ、これにより、取水配水管５０の内壁への貝類等の付着を防止することができる。
【００３０】
貝殻付着防止装置１０においては、気泡２０の発生に際して、その気泡にオゾン（Ｏ３）が含まれるように構成することは、より好ましい。オゾンは強い殺菌力を有しているため、空気を用いる場合よりも、優れた貝殻等の付着防止効果を示す。オゾンは水中で分解して無害な酸素となるので、特に配水管に用いた場合にも、実質的に海洋環境への悪影響もない。
【００３１】
オゾンの存続時間は短時間であるが、超微細気泡を併用することで効果持続性が高くなることが、閉鎖系において確認されている。すなわち、管路を封鎖し、オゾンを併用した気泡発生装置を用いる場合とオゾンのみで殺菌する場合とでは、前者の効果が高いことが確認されている。これは、超微細気泡の上昇時間が通常の気泡よりも極めて長く、オゾンの滞留時間が長くなるためと考えられる。
【００３２】
気泡発生器１２として、一定の気泡発生時間と気泡発生停止時間とを交互に繰り返す間欠運転を行うものを用いればよい。これにより、貝殻等の付着防止の効果を損なうことなく、気泡発生器１２の駆動に必要な送水モータ等の運転に必要なエネルギーを節約することができる。
【００３３】
貝殻付着防止装置１０が、例えば、火力発電所等の設備である場合、その排熱を利用して、気泡発生器１０から発生させる流れ３０の温度を上げることも、有機物等を分解し、また、貝類等の幼生を死滅させる能力を向上させる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、取水排水管５０の内壁に一定間隔で複数個の気泡発生器を取り付けた構成について説明したが、取水排水管５０の内周に沿うリング状多孔質フィルターを備えた気泡発生器を用いることもできる。また、気泡を発生するノズルを取水配水管の内壁に沿って回転（移動）させながら超微細気泡を噴射する構成を用いることもできる。
【００３５】
気泡発生器における気泡発生方法は、旋回液流式や微細孔式に限られず、スタティックミキサー式やエゼクター式，ベンチュリ式，加圧式，蒸気凝縮式等の種々の方法を用いることができ、取水排水管の内壁近傍で超微細気泡を発生させる方法を用いることが好ましい。
【００３６】
貝殻付着防止装置１０では、気泡発生器１２／第１リング１４／第２リング１６という構成としたが、気泡発生器１２の下流には、第１リング１４と第２リング１６とを交互に複数サイクル設置した構造としてもよい。取水排水管の管路が長くなる場合には、気泡発生器１２／第１リング１４／第２リング１６を１セットとして、複数セットを管路方向に並べて設置することにより、貝殻等の付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】取水配水管に貝殻付着防止装置が取り付けられた状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…貝殻付着防止装置、１２…気泡発生器、１４…第１リング、１６…第２リング、２０…気泡、３０…気泡を含む層状の流れ、５０…取水配水管、６０…海洋。
【図１】
2008280701.tif 000003