(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フジツボ類の幼生の遊泳を阻害する方法であって、
塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水にマイクロバブルを発生させる第１の工程と、
第１の工程でマイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、マイクロバブルを発生させた前記第１の水に、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水を間欠的に加えて、直径が５０〜５００ｎｍのナノバブルを発生させる第２の工程と、
前記ナノバブルを前記フジツボ類の幼生に接触させる第３の工程を含み、
マイクロバブルを発生させるための気体が二酸化炭素である、方法。
【請求項２】
第２の工程において、第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから３分以内に、第２の水が加えられた、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２の工程において、第１の水が第２の水を加えることによって１．５倍以上に希釈された、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１の水及び／又は第２の水が海水である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
マイクロバブルを発生させるための気体が二酸化炭素である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
熱交換水流路へのフジツボ類の幼生の付着を抑制するシステムであって、
前記フジツボ類の幼生を含有する水を、熱交換対象設備に供給するための供給装置と、
前記供給された熱交換水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換するための熱交換器と、
前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出するための放出装置と、
前記フジツボ類の幼生を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、直径が５０〜５００ｎｍのナノバブルを含む水を注入するための注入装置と、を備え、
前記ナノバブルを含む水は、塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水にマイクロバブルを発生させ、第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、マイクロバブルを発生させた前記第１の水に、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水を間欠的に加えることによって製造され、
マイクロバブルを発生させるための気体が二酸化炭素である、システム。
【請求項７】
熱交換水流路へのフジツボ類の幼生の付着を抑制する方法であって、
フジツボ類の幼生を含有する水を、熱交換対象設備に供給する工程と、
前記供給された水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換する工程と、
前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出する工程と、
前記フジツボ類の幼生を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、直径が５０〜５００ｎｍのナノバブルを含む水を注入する工程とを含み、
前記ナノバブルを含む水は、塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水にマイクロバブルを発生させ、第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、マイクロバブルを発生させた前記第１の水に、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水を間欠的に加えることによって製造され、
マイクロバブルを発生させるための気体が二酸化炭素である、抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋生物の遊泳を阻害する方法および海洋生物の付着を抑制するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却水として海水を利用する火力発電所や原子力発電所などの発電プラントにおいては、海から海水を取り入れて復水器に供給する取水路や、復水器を通った海水を海へ放出するための放水路の内部に、フジツボ類やイガイ類をはじめとする貝等の海洋生物が付着し易い。海洋生物の付着量が多くなると、冷却水の流路が塞がれて冷却性能が低下するなどの不具合を招くおそれがある。 そこで、従来から、例えば、特許文献１〜５に開示されるように、次亜塩素酸ナトリウム溶液や二酸化塩素などの塩素系薬剤を冷却水に注入することにより、冷却水流路への海洋生物の付着を抑制することが行われている。また、二酸化炭素のマイクロバブル（以下、ＣＯ2マイクロバブルという）（例えば、特許文献６参照）やナノバブル（以下、ＣＯ2ナノバブルという）（例えば、特許文献７参照）を冷却水に溶解させることにより、冷却水流路への海洋生物の付着を抑制する方法が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６５８６７号公報
【特許文献２】特開平１１−３７６６６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４４２１２号公報
【特許文献４】特開２００５−１４４２１３号公報
【特許文献５】特開２００５−２４４２１４号公報
【特許文献６】特開２０１０−４３０６０号公報
【特許文献７】特開２０１２−２０６０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、海洋生物の遊泳を阻害する方法および海洋生物の付着を抑制するシステムおよび方法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】
【０００５】
本発明の一実施形態は、海洋生物の遊泳を阻害する方法であって、ナノバブルを前記海洋生物に接触させる工程を含み、前記ナノバブルは、塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水を加えることによって製造された、方法である。前記水は、第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから３分以内に、第２の水を加えることによって製造されてもよい。前記水は、第１の水が第２の水を加えることによって１．５倍以上に希釈されてもよい。第１の水及び／又は第２の水が海水であってもよい。マイクロバブルを発生させるための気体が二酸化炭素であってもよい。前記海洋生物がフジツボ類の幼生であってもよい。
【０００６】
前記ナノバブルの粒径が１〜９９９ｎｍであってもよい。
【０００７】
本発明の他の一実施形態は、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムであって、前記海洋生物を含有する水を、熱交換対象設備に供給するための供給装置と、前記供給された熱交換水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換するための熱交換器と、前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出するための放出装置と、前記海洋生物を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上にナノバブルを含む水を注入するための注入装置と、を備え、前記ナノバブルを含む水は、塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水を加えることによって製造された。
【０００８】
本発明のさらなる一実施形態は、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法であって、海洋生物を含有する水を、熱交換対象設備に供給する工程と、前記供給された水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換する工程と、前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出する工程と、前記海洋生物を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、ナノバブルを含む水を注入する工程とを含み、前記ナノバブルを含む水は、塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水を加えることによって製造された。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によって、海洋生物の遊泳を阻害する方法および海洋生物の付着を抑制するシステムおよび方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態として説明する、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における、取水路、放水路、ＬＮＧ気化器流路、および、復水器流路からなる、熱交換水流路を、模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における、ナノバブル注入装置の詳細構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における、注入管が備える注入口の構成例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における、注入管が備える注入口の別の構成例を示す図である。
【図６】本発明にかかる一実施例において、微小気泡発生装置を停止した直後のＣＯ2マイクロバブルを含む海水を５倍希釈したサンプルのESRスペクトルである。
【図７】本発明にかかる一実施例において、ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから２分経過した人工海水を５倍希釈したサンプルのESRスペクトルである。
【図８】本発明にかかる一実施例において、ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから１分経過した人工海水を２分間放置したサンプルのESRスペクトルである。
【図９】本発明にかかる一実施例において、アカフジツボ・ノープリウス後期幼生にＣＯ2ナノバブルを接触させたときに起きる幼生の麻痺状態を調べた結果を示すグラフである。
【図１０】本発明にかかる一実施例において、アカフジツボ・ノープリウス後期幼生に、作製後一定の時間静置したＣＯ2ナノバブルを接触させたときに起きる幼生の麻痺状態を調べた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、上記知見に基づき完成した本発明の実施の形態を、実施例を挙げながら詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、および、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な実施例などは、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、本発明をこ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。
【００１２】
＝＝ナノバブルの製造方法＝＝
本発明に用いるナノバブルを含む水は、塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水にマイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水を加えることによって製造することができる。
【００１３】
マイクロバブルは、直径が５０μｍ以下の気泡であり、公知の二相流旋回方式や加圧溶解方式による微小気泡発生装置を用いて発生させることができる。公知の二相流旋回方式の装置においては、マイクロバブルの内部に含ませる気体を含んだ気液混合物に回転子などを利用して半径が１０ｃｍ以下の渦流を強制的に生じさせ、壁面などの障害物や相対速度の異なる流体に打ち当てることにより、渦流中に獲得した気体成分を渦の消失とともに分散させて、マイクロバブルを発生させることができる。また、加圧溶解方式の装置においては、２気圧以上の高圧下でマイクロバブルの内部に含ませる気体を水中に溶解させた後、この水を大気圧に解放することにより溶解気体が過飽和となる。そして、圧力の解放場所において、水流と障害物を利用して半径が１ｍｍ以下の渦を多数発生させると、渦流の中心域における水の分子揺動を起因として多量の気泡核が形成するとともに、過飽和条件に伴ってこれらの気泡核に向かつて水中の気体成分が拡散し、気泡核が成長して、マイクロバブルが生じる。なお、これらの方法によって発生したマイクロバブルは、粒径が５０μｍ以下で、レーザー光遮断方式の液中パーティクルカウンター（例えば、ＳＰＭ社製ＬｉＱｕｉｌａｚ−Ｅ２０など）による計測において１０〜１５μｍに粒径のピークを有しており、そのピークの領域における微小気泡の個数は１０００個／ｍＬ以上である（特開２０００−５１１０７号公報；特開２００３−２６５９３８号公報など参照）。ここで、マイクロバブルを発生させるための気体は特に限定されず、空気、酸素、オゾン、二酸化炭素、窒素などが例示できる。
【００１４】
小さな気泡であるマイクロバブルは水中での上昇速度が緩やかであり、比表面積が大きく、内部に含まれる気体が表面張力の効果によりＹｏｕｎｇ-Ｌａｐｌａｃｅの式で得られる圧力の大きさで加圧されている。そのため気体はマイクロバブルの状態で効率よく水中に溶解するが、マイクロバブルは時間の経過と共に水中で縮小することになる。環境条件によって多少の違いはあるが、水中のマイクロバブルは、通常は３分以内に完全に溶解し、消滅する。ところが、塩分濃度が０．５重量％以上の水中にマイクロバブルを発生させると、マイクロバブルが収縮する過程で、イオンが気泡の周囲で高濃度化し、salting-outとよばれる効果によって、マイクロバブル内部に含まれている気体が水中に溶解することを抑制することがあり、その結果、発生したマイクロバブルの一部が微細化した状態で安定化するようになる。こうして水中に、直径が５０〜５００ｎｍの気泡であるナノバブルが生成し、一時的に安定して存在することを本願発明者らは見いだした。
【００１５】
しかしながら、水中に生成したナノバブルの個数は一般的に少ない。水中に発生させたマイクロバブルは、上述したように急激に縮小する。ところが、この過程において、水中に溶解している気体の濃度が急激に増加するため、気液界面付近における気体濃度勾配が低下して、その溶解速度が低下する。これにより、マイクロバブルの縮小速度も低下するため、気液界面におけるイオンの濃縮が進みにくくなる。その結果、マイクロバブルとしての寿命は多少長くなるものの、ナノバブルとして長期に残存する状況が形成されなくなる。このように、一定量の水中に大量のナノバブルを生成させるためには水中にマイクロバブルを連続的に供給することが必要であるが、短時間のうちに水中の溶解気体濃度が増加し、ナノバブルの発生個数は著しく低下してしまう。
【００１６】
本発明は、電解質イオンを含む水中に発生させたマイクロバブルの物性を利用し、水中にマイクロバブルを発生させた後マイクロバブルの縮小速度が低下する間、具体的には５分以内、好ましくは３分以内に、マイクロバブルを発生させた水に塩分濃度が０．５重量％以上の水を加え、水中に溶解している気体の濃度を低下させる。それにより、気液界面付近における気体濃度勾配が回復するため、マイクロバブルの内部に含まれる気体分子が再び効率よく水中に溶解し、再度マイクロバブルの急激な縮小が起きる。その結果、塩分濃度が０．５重量％以上の水を加えない条件下では浮遊する一部のマイクロバブルしかナノバブルとして残存できないところ、はるかに多くの個数のマイクロバブルがナノバブルとして残存できる環境が形成されるようになり、水中に生成するナノバブルの個数が増加する。水中にマイクロバブルを発生させてから５分が経過すると、マイクロバブルの縮小は終わり、マイクロバブルは消滅しているので、塩分濃度が０．５重量％以上の水を加えても、ナノバブルを発生させることはできない。従って、水中にマイクロバブルを連続的に発生させている場合、常時多数のナノバブルを維持するためには、塩分濃度が０．５重量％以上の水の添加を、連続的にあるいは間欠的に（例えば、５分以内に一度というように）行う必要がある。
【００１７】
本発明において、マイクロバブルを発生させるために用いる水、および、マイクロバブルを発生させた水に加えるために用いる水の塩分濃度は、同じであっても異なっていてもよく、０．５重量％以上であることが好ましく、１重量％以上がより望ましく、２重量％以上がさらに好ましい。塩分濃度の上限は特に限定されるものではないが、コストなどを鑑みれば、１０重量％以下が好ましく、５重量％以下がより好ましい。マイクロバブルを発生させた水に加える塩分濃度が０．５重量％以上の水の量は特に限定されないが、マイクロバブルを発生させた水に対して等量以上が望ましく、３倍量以上がより望ましく、５倍量以上がさらに望ましい。塩分濃度が０．５重量％以上の水は、塩を蒸留水などの水に溶解させて調製できる。塩の種類は特に限定されず、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどが例示できる。塩分濃度が０．５重量％以上の水として、塩分濃度が約３．５重量％である天然海水や人工海水を用いてもよい。塩分濃度が０．５重量％以上の水のｐＨは特に限定されないが、マイクロバブルを発生させるための気体の種類に応じて、適宜調整してもよい。
【００１８】
このようにして、簡便かつ低コストに多数のナノバブルを含む水を製造することができる。通常、ある種の物質を含む水を希釈すると、物質の濃度は希釈の程度に反比例して減少することに鑑みれば、マイクロバブルを発生させた塩分濃度が０．５重量％以上の第１の水を、塩分濃度が０．５重量％以上の第２の水で希釈することで、水中に生成するナノバブルの個数を増やすことができることは驚くべき事実である。
【００１９】
本発明の方法によって製造されたナノバブルは、ナノバブルの内部に含まれる気体の種類に応じた用途に用いることができる。ナノバブルの効果は、水中に含まれるナノバブルの個数に比例するので、本発明の方法によって製造されたナノバブルを含む水は、既存の方法によって製造されたナノバブルを含む水よりも水中に含まれるナノバブルの個数が多く、高い効果を発揮する。
【００２０】
＝＝海洋生物の遊泳を阻害する方法＝＝
本発明に係る海洋生物の遊泳を阻害する方法は、上記の方法によって製造したナノバブルを海洋生物に接触させる工程を含む。ナノバブルを発生させるための気体は二酸化炭素が好ましい。
【００２１】
ここで、ナノバブルを海洋生物に接触させる方法は特に限定されず、海洋生物を含む水でナノバブルを発生させてもよく、別途製造したナノバブルを含む水を海洋生物を含む水に添加してもよい。
【００２２】
ここでいうナノバブルは、粒径が１ｎｍ〜９９９ｎｍの気泡をいうが、粒径は１０〜９００ｎｍであることが好ましく、４０〜４８０ｎｍであることがより好ましく、３００〜４１０ｎｍであることがさらに好ましい。このような粒径のナノバブルを含む水に海洋生物を接触させることによって、海洋生物の遊泳をより効果的に阻害することができる。
【００２３】
海洋生物の種類は特に限定されず、例えば、フジツボ類やイガイ類などの貝類であってもよいが、フジツボ類の幼生、特に付着期幼生であることが好ましい。
【００２４】
このように、ナノバブルを含む水に海洋生物を接触させることによって、注入された水に含まれる海洋生物を麻痺状態などにすることができ、その結果、海洋生物の遊泳を阻害することができる。
【００２５】
海洋生物の遊泳を阻害すれば、例えば、海洋生物を含有する水の容器に、海洋生物が付着するのを防いだり、水から海洋生物を回収・除去したりするのが容易になる。なお、付着は変態という形態変化を伴う現象であるため、一定の割合の個体が麻痺状態になる環境下であれば、ほぼすべての個体が付着を忌避する可能性が高いと考えられる。
【００２６】
＝＝熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの構成＝＝
図１は、本発明の一実施形態として説明する、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの全体構成を示す図である。図１に示すように、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステム（以下、単に「システム」と称する。）１００は、海２に面する敷地に建設された火力発電所１０を備える。火力発電所１０は、燃料貯蔵設備１２、ＬＮＧタンク１４、発電設備１６、ＬＮＧ気化器１７、取水路２０、および、放水路２２などを備える。
【００２７】
発電設備１６は、さらに、復水器１８Ａおよび１８Ｂを備える。復水器１８Ａおよび１８Ｂは、蒸気原動機に連結し、水蒸気を凝結させるとともに高い真空を作り、蒸気の膨張作用を助ける装置である。復水器１８Ａおよび１８Ｂにおいて水蒸気を冷却して凝結させるために、復水器１８Ａおよび１８Ｂは、冷却水が通る熱交換水流路として、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂを備える。なお、復水器１８Ａおよび１８Ｂとして、冷却水が復水器流路２９Ａおよび２９Ｂの内部を通る表面復水器を図示しているが、冷却水を復水器内部に直接導入し、冷却水と蒸気とを混合する直接接触復水器であっても良い。
【００２８】
ＬＮＧ気化器１７は、ＬＮＧ（液化天然ガス）を熱交換で気化させる装置である。ＬＮＧ気化器１７においてＬＮＧを加温して気化させるために、ＬＮＧ気化器１７は、さらに、加温の熱源となる水が通る熱交換水流路として、ＬＮＧ気化器流路２７を備える。
【００２９】
取水路２０は、取水された熱交換のための水を、熱交換対象設備へと供給するための流路である。取水路２０は、さらに、水を取水するための取水口２４を備える。取水路２０は、取水口２４を通じて海洋生物を含有する海水を海２から取水し、このようにして取水された海水を、熱交換対象設備である復水器１８Ａおよび１８Ｂを冷却するための、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂへと供給する。
【００３０】
ここで、熱交換対象設備は特に限定されないが、例えば、火力発電所などの発電プラントが備える、復水器やＬＮＧ気化器であってもよい。
【００３１】
放水路２２は、熱交換対象設備と熱交換後の水を、熱交換対象設備の外へと放出するための流路である。放水路２２は、さらに、熱交換後の水を海へと放出するための放出口２６を備える。即ち、放水路２２は、復水器１８Ａおよび１８Ｂとの熱交換により加温された、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂ内部を流れる海水を、放出口２６を通じて海へと放出する。
【００３２】
なお、本実施形態では、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水を有効に利用するべく、放水路２２の一部は、ＬＮＧ気化器流路２７へと通じている。これにより、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水は、ＬＮＧ気化器１７へと送られるため、復水器１８Ａおよび１８Ｂで発生した熱を利用して、ＬＮＧ気化器１７を加温することができる。ＬＮＧ気化器１７と熱交換後の、ＬＮＧ気化器流路２７内部を流れる海水は、放水路２２へと合流する。放水路２２は、合流したＬＮＧ気化器流路２７内部を流れる海水を、放出口２６を通じて海へと放出する。
【００３３】
上記のように、熱交換水流路である、取水路２０、放水路２２、ＬＮＧ気化器流路２７、および、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂには海水が流れるため、熱交換水流路の内部には、貝等の海洋生物が付着・繁殖しやすい。そして、熱交換水流路内に多量の海洋生物が付着すると、流路が塞がれて十分な流量が得られなくなる等のために、熱交換機能が低下してしまう可能性がある。
【００３４】
特に、取水路２０については、復水器１８Ａおよび１８Ｂを効率よく冷却するべく、低い水温の海水を取り込めるように、取水口２４を陸地からかなり離れた沖合に設けるため、取水路２０は非常に長くなって、海洋生物の付着の影響を受けやすい。また、ＬＮＧ気化器流路２７については、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水が流れることより、海洋生物が繁殖しやすい状態となっており、さらに、ＬＮＧ気化器１７との熱交換の効率を向上させるべく、流路直径が放水路２２よりも細くなっているため、海洋生物が付着した場合の影響を受けやすい。
【００３５】
そこで、本実施形態では、取水口２４から取水した熱交換のための海水に、ナノバブルを注入することによって、取水路２０、放水路２２、ＬＮＧ気化器流路２７、および、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂの内壁面における、貝等の海洋生物の付着を抑制している。
【００３６】
加えて、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された熱交換のための海水に、ナノバブルを注入することによって、特にＬＮＧ気化器流路２７の内壁面における、貝等の海洋生物の付着をさらに抑制している。
【００３７】
取水口２４から取水した海水にナノバブルを注入する際、取水路２０の取水口２４に近い箇所で、ナノバブルを注入することが好ましい。それによって、熱交換水流路の上流で海洋生物の遊泳を阻害することができるため、ナノバブル注入箇所よりも下流にある熱交換水流路全体への海洋生物の付着を抑制することができる。
【００３８】
また、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水にナノバブルを注入する際、ＬＮＧ気化器流路２７の入り口に近い箇所で、ナノバブルを注入することが好ましい。それによって、ＬＮＧ気化器１７と熱交換が行われるＬＮＧ気化器流路２７の内壁面に対する海洋生物の付着を抑制し、ＬＮＧ気化器流路２７の熱交換機能の低下を効果的に防いでいる。
【００３９】
図２は、取水路２０、放水路２２、ＬＮＧ気化器流路２７、および、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂからなる、熱交換水流路５０を模式的に示す図である。
【００４０】
図２に示すように、取水路２０は、復水器１８Ａおよび１８Ｂとの接続部、即ち、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂとの接続部に、それぞれ第１の海水ポンプ３０Ａおよび３０Ｂを備える。第１の海水ポンプ３０Ａおよび３０Ｂは、取水口２４を通じて、海水を海２から取水路２０へと吸入する。
【００４１】
取水路２０は、好ましくは取水口２４に近い箇所に、ナノバブル注入装置３２Ａを備える。また、ＬＮＧ気化器流路２７は、好ましくは入り口に近い箇所、即ち、放水路２２との接続部に、ナノバブル注入装置３２Ｂを備える。
【００４２】
図３は、ナノバブル注入装置３２Ａが自給式マイクロバブル発生装置である場合の、詳細構成を示す。ナノバブル注入装置３２Ａは、マイクロバブル発生装置４０と、マイクロバブル発生装置４０を用いて発生させたナノバブルを、取水路２０を流れる熱交換のための海水に注入するための注入管４２と、マイクロバブル発生装置４０に海水を供給するための第２の海水ポンプ４４と、マイクロバブル発生装置４０に二酸化炭素を供給するためのＣＯ2ボンベ４６とを備える。
【００４３】
第２の海水ポンプ４４は、取水路２０から海水を取水し、取水した海水をマイクロバブル発生装置４０へと供給する。
【００４４】
気体ボンベ４６は、気体ボンベ４６とマイクロバブル発生装置４０との間に、気体ライン４７を備える。気体ライン４７は、気体ボンベ４６側から順に、減圧弁４８と流量調節弁４９とを備える。
【００４５】
気体ボンベ４６から気体ライン４７に流入する気体は、減圧弁４８で大気圧になるように圧力を調整され、流量調節弁４９で流量を調整されて、マイクロバブル発生装置４０に送られる。この気体は、マイクロバブル発生装置４０に第２の海水ポンプ４４が取り込んだ海水の流水の力によって装置内が負の圧力となることで、自動的に装置内に取り込まれる。このようにしてマイクロバブル発生装置４０に取り込まれた気体を用い、マイクロバブル発生装置４０において、ナノバブルが製造される。
【００４６】
注入管４２は、マイクロバブル発生装置４０から注入管４２に送られてきたナノバブルを、取水路２０を流れる熱交換のための海水に排気するための、注入口４３を備える。注入管４２は、マイクロバブル発生装置４０で発生させたナノバブルを、注入口４３を通じて、取水路２０を流れる熱交換のための海水に注入する。
【００４７】
図３に示す例では、マイクロバブル発生装置４０と接続していない側の注入管４２の先端は、取水路２０の下流側へ向けて屈曲し、その最先端に注入口４３を備えている。なお、この場合において、図４に示すように、マイクロバブル発生装置４０と接続していない側の注入管４２の先端部の断面を、注入口４３へ向けて次第に拡がるように構成してもよい。
【００４８】
また、図５に示すように、マイクロバブル発生装置４０と接続していない側の注入管４２の先端は屈曲せずに、注入管４２の側面に設けた穴を注入口４３としてもよい。このように、注入管４２および注入口４３として様々な構成が考えられる。
【００４９】
なお、注入管４２は、同一箇所または複数個所に複数本あっても良い。
【００５０】
＝＝本発明に係る熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法＝＝
次に、本実施の一形態として、特定のナノバブルを熱交換のための水に注入することによって、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法について説明する。
【００５１】
まず、第１の海水ポンプ３０Ａおよび３０Ｂを用いて、海洋生物を含有する海水を、海２から取水口２４を通じて取水路２０へと吸入する。
【００５２】
次に、第２の海水ポンプ４４を用いて、取水路２０を流れる海水を、マイクロバブル発生装置４０へと供給する。それと同時に、減圧弁４８と流量調節弁４９とを経由させることによって、適量の大気圧の気体を、気体ボンベ４６から、気体ライン４７を通じて、海水を供給されたマイクロバブル発生装置４０に供給する。
【００５３】
マイクロバブルを発生させはじめてから５分以内に、第２の海水ポンプ４４を用いて、取水路２０を流れる海水を、再度マイクロバブル発生装置４０へと供給することによりナノバブルを製造する。具体的な製造方法は「ナノバブルの製造方法」で述べた通りである。
【００５４】
こうしてマイクロバブル発生装置４０で発生させたナノバブルを含んだ海水を、取水路２０へと取水した海水に、注入管４２を通じて注入口４３から注入する。このようにナノバブルを海洋生物に接触させることによって、海洋生物の遊泳を阻害し、取水路２０を含む熱交換水流路５０への海洋生物の付着を抑制することができる。
【００５５】
ナノバブルを注入した海水を、取水路２０を通じて、復水器１８Ａおよび１８Ｂの内部を通る復水器流路２９Ａおよび２９Ｂへと供給する。復水器流路２９Ａおよび２９Ｂへと供給された海水は、復水器１８Ａおよび１８Ｂとそれぞれ熱交換することによって、復水器１８Ａおよび１８Ｂを冷却する。
【００５６】
復水器１８Ａおよび１８Ｂと熱交換した後の海水を、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂから放水路２２へと放出する。放水路２２へと放出した海水の一部を、ＬＮＧ気化器の内部を通るＬＮＧ気化器流路２７へと供給する。
【００５７】
ＬＮＧ気化器流路２７へと供給した海水に、上記ナノバブル注入装置３２Ａの時と同様に、ナノバブル注入装置３２Ｂからナノバブルを注入する。ナノバブルを、ＬＮＧ気化器流路２７へと供給した海水に注入することによって、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温されたために海洋生物が繁殖しやすい状態となっているＬＮＧ気化器流路２７内部における、海洋生物の遊泳を阻害し、ＬＮＧ気化器流路２７および放出路２２を含む熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制することができる。
【００５８】
ナノバブルを注入したＬＮＧ気化器流路２７内部の海水は、ＬＮＧ気化器１７と熱交換することによって、ＬＮＧ気化器１７を加温する。この際、ＬＮＧ気化器流路２７内部の海水は、復水器１８Ａおよび１８Ｂよって加温されているため、復水器１８Ａおよび１８Ｂで発生した熱を利用して、ＬＮＧ気化器１７を加温することができる。
【００５９】
ＬＮＧ気化器１７と熱交換した後の海水を、ＬＮＧ気化器流路２７から放水路２２へと放出する。ここで、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂから放水路２２へと放出した海水のうち、ＬＮＧ気化器流路２７へと供給した海水と、ＬＮＧ気化器流路２７へと供給しなかった海水とが合流する。
【００６０】
合流した海水は、放水路２２を通って、放水口２６から海２へと放水する。放水された海水は、塩素系薬剤を一切含んでおらず、さらに、ナノバブルは海水には溶解しにくいため大気へと放出されることから、海２に与える負荷が少ない点で非常に優れている。
【実施例】
【００６１】
［実施例１］
実施例１−１：
３Ｌのビーカーに瀬戸内海で採取した海水（塩分濃度：約３．５重量％）を入れ、二相流旋回方式による微小気泡発生装置を用いて、粒径が５０μｍ以下のＣＯ2マイクロバブルを海水中に発生させた。微小気泡発生装置へのＣＯ2の供給量は約５０ｍＬ／分とした。微小気泡発生装置を作動させ、ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから３分が経過した時点で装置を停止させ、直ちにピペットでＣＯ2マイクロバブルを含む海水１０ｍＬを採取し、別のビーカーに入れておいたＣＯ2マイクロバブルを発生させるために用いた海水と同じ海水４０ｍＬに添加してよく混合することにより、ＣＯ2マイクロバブルを含む海水をその４倍量の海水を用いて５倍希釈した。水中でＣＯ2マイクロバブルが縮小して粒径が５０〜５ＯＯｎｍのＣＯ2ナノバブルが生成した。
【００６２】
生成したＣＯ2ナノバブルの個数を電子スピン共鳴法（ＥＳＲ）により測定した。この測定原理を以下に記す。ナノバブルはスピントラップ剤と塩酸を適量加えることにより不安定化して消滅する。消滅時に気液界面に電荷量として蓄えられたエネルギーが発散し、ナノバブルの内部や周囲に存在する気体分子を分解することでフリーラジカル（水酸基ラジカル）が発生する。このフリーラジカル量は水質などの基本的な条件が整っていれば、ナノバブルの個数をほぼリニアに反映する特徴がある。従って、発生したフリーラジカル量を計ることによって、ナノバブルの個数を算出できる。本実施例ではスピントラップ剤としてＤＭＰＯ（５，５-Ｄｉｍｅｔｈｙｌ-１-ｐｙｒｒｏｌｉｎｅ  Ｎ−ｏｘｉｄｅ）を用いた。図６に、得られたＥＳＲスペクトルを示す。
【００６３】
図６から明らかなように、左右のＭｎ指標の聞に１：２：２：１の特徴的なＤＭＰＯ-ＯＨの信号を確認することができた。海水を用いて希釈していないＣＯ2マイクロバブルを含む海水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数を同様にして測定したところ、ＤＭＰＯ-ＯＨの信号のピークの高さは、ＣＯ2マイクロバブルを含む海水を５倍希釈したサンプルの１／３以下であった。このことから、ＣＯ2マイクロバブルを含む海水を５倍希釈したことで、水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数を３倍以上に増やせたことがわかった。
【００６４】
実施例１−２：
３０Ｌの容器に市販の人工海水（塩分濃度：約３．５重量％、八洲薬品社製アクアマリンS）を入れ、脱イオン水を用いて人工海水を作製した。二相流旋回方式による微小気泡発生装置を用いて粒径が５０μｍ以下のＣＯ2マイクロバブルを海水中に発生させた。微小気泡発生装置へのＣＯ2の供給量は約ｌＬ／分とした。水中でＣＯ2マイクロバブルが縮小して粒径が５０〜５００ｎｍのＣＯ2ナノバブルが生成した。微小気泡発生装置を作動させてＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから２分が経過した時点で、ＣＯ2マイクロバブルを含む人工海水を採取し、直ちにＣＯ2マイクロバブルを発生させるために用いた人工海水と同じ人工海水を用いて５倍希釈した。サンプルの水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数を、実施例１−１と同様にして測定した。このサンプルのＥＳＲスペクトルを図７に示す。
【００６５】
また、ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから１分が経過した時点で、ＣＯ2マイクロバブルを含む人工海水を採取し、２分間放置したサンプルの水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数を、実施例１−１と同様にして測定した。このサンプルのＥＳＲスベクトルを図８に示す。
【００６６】
図７及び図８から明らかなように、ＣＯ2マイクロバブルを含む人工海水を、人工海水を用いて希釈せずに２分間放置したサンプルは、水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数が少なく、ＤＭＰＯ-ＯＨの信号のピークが非常に小さかった。一方、ＣＯ2マイクロバブルを含む人工海水を、人工海水を用いて希釈したサンプルは、水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数が非常に多く、ＤＭＰＯ-ＯＨの信号のピークが非常に大きかった。
【００６７】
微小気泡発生装置を作動させてＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから、１分あるいは３分が経過した時点で、ＣＯ2マイクロバブルを含む人工海水を採取し、直ちにＣＯ2マイクロバブルを含む海水を、ＣＯ2マイクロバブルを発生させるために用いた海水と同じ海水を用いて５倍希釈したサンプルの水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数を、実施例１−１と同様にして測定したところ、２分で装置を停止して直ちに希釈したサンプルと同様、水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数が多く、ＤＭＰＯ-ＯＨの信号のピークが大きかった
実施例１−３：
ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから３分が経過した時点で装置を停止して２分間放置した後に５倍希釈した以外は、実施例１−１と同様に実験を行ったところ、水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数が多く、ＤＭＰＯ-ＯＨの信号のピークが大きかった。
【００６８】
実施例１−４：
ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから５分が経過した時点で装置を停止して、直ちに２倍希釈した以外は、実施例１−１と同様に実験を行ったところ、水中に生成したＣＯ2ナノバブルの個数が多く、ＤＭＰＯ-ＯＨの信号のピークが大きかった。
【００６９】
実施例１−５：
微小気泡発生装置に酸素を供給すること以外は実施例１−１と同様の実験を行ったところ、実施例１と同様の結果を得た。
【００７０】
実施例１−６：
海水の代わりに１．０重量％の塩化ナトリウム水溶液を用いること以外は実施例１−１と同様の実験を行ったところ、実施例１と同様の結果を得た。
【００７１】
［実施例２］
実施例２−１：
ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから約５分経過した時点で装置を停止し、直後に１．５，２，３，５，１０倍希釈した以外は、実施例１−１と同様にしてナノバブルを含む海水を作製した。なお、コントロールとして、希釈しないマイクロバブルを含む海水（図９では「原液」と示す）、および、ＣＯ2マイクロバブルを発生させるために用いた海水（図９では「cont」と示す）を使用した。
【００７２】
ＣＯ2マイクロバブルを含む海水を希釈後約１分間静置し、１０ｍＬのナノバブルを含む海水（２４℃）中にアカフジツボ・ノープリウス後期幼生を１４〜２９個体を投入し、３，５，１０分後に麻痺している個体を数えた。その結果を図９に示す。
【００７３】
原液と比較し、１．５倍希釈でも麻痺率は高くなり、少なくとも５分間その効果が続いた。５倍希釈及び１０倍希釈の海水では、麻痺率は著しく増加し、しかもその効果は少なくとも１０分後まで続いた。
【００７４】
このように、本発明によって作製したナノバブルを付着生物幼生に接触させることによって、付着生物幼生を効率よく、しかも長時間麻痺させることができる。
【００７５】
実施例２−２：
ＣＯ2マイクロバブルを水中に発生させはじめてから約５分経過した時点で装置を停止し、直後に１０，２０倍希釈した以外は、実施例１−１と同様にしてナノバブルを含む海水を作製した。なお、コントロールとして、ＣＯ2マイクロバブルを発生させるために用いた海水（図９では「cont」と示す）を使用した。
【００７６】
ＣＯ2マイクロバブルを含む海水を希釈後約３，１５，３０分静置し、１０ｍＬのナノバブルを含む海水（２４℃）中にアカフジツボ・ノープリウス後期幼生を１２〜２９個体を投入し、３，５，１０分後に麻痺している個体を数えた。その結果を図１０に示す。
【００７７】
実施例２−１の結果から、希釈しないマイクロバブルを含む海水中では、約２５％の麻痺率であるところ、本実施例では、１０倍希釈においても２０倍希釈においても、ナノバブルを含む海水作製から３０分静置後でも、アカフジツボ・ノープリウス後期幼生に対する麻痺効果は観察された。
【００７８】
このように、本発明によって作製したナノバブルは、作製後３０分後でも付着生物幼生に対する麻痺効果を示す。
【符号の説明】
【００７９】
２  海
１０  火力発電所
１２  燃料貯蔵設備
１４  ＬＮＧタンク
１６  発電設備
１７  ＬＮＧ気化器
１８Ａ，１８Ｂ  復水器
２０  取水路
２２  放水路
２４  取水口
２６  放水口
２７  ＬＮＧ気化器流路
２９Ａ，２９Ｂ  復水器流路
３０Ａ，３０Ｂ  第１の海水ポンプ
３２Ａ，３２Ｂ  ナノバブル注入装置
４０  ナノバブル発生装置
４２  注入管
４３  注入口
４４  第２の海水ポンプ
４６  気体ボンベ
４７  気体ライン
４８  減圧弁
４９  流量調節弁
５０  熱交換水流路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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