(57)【要約】【課題】海水と接する機器、特に海水中で耐食性を示す金属から構成される復水器、熱交換器、海水取水口スクリーン、ボール捕集器、除貝装置等の機器を微生物腐食から保護する方法を提供する。【解決手段】電気防食装置および物理的清浄装置を備えた海水と接する機器を電気防食している状態において、該機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時に、物理的清浄装置を稼働させ、該機器の接水電位が防食管理電位に復帰した時または電気防食装置からの防食電流が該機器を電気防食するのに必要な電流値に復帰した時に物理的清浄装置の稼働を停止させる。【選択図】      図１
2004269997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気防食装置および物理的清浄装置を備えた海水と接する機器を電気防食している状態において、該機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時に、物理的清浄装置を稼働させることを特徴とする海水と接する機器の微生物腐食防止方法。
【請求項２】
電気防食装置および物理的清浄装置を備えた海水と接する機器を電気防食している状態において、該機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時に、物理的清浄装置を稼働させ、該機器の接水電位が防食管理電位に復帰した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流値に復帰した時に物理的清浄装置の稼働を停止させることを特徴とする海水と接する機器の微生物腐食防止方法。
【請求項３】
前記物理的清浄装置はスポンジボールを循環させるボール清浄装置であることを特徴とする請求項１または２記載の海水と接する機器の微生物腐食防止方法。
【請求項４】
前記海水と接する機器は復水器であることを特徴とする請求項１、２または３記載の海水と接する機器の微生物腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電所や化学工場などで使用される海水と接する機器、特に海水中で耐食性を示す金属から構成される、例えば、復水器、熱交換器、海水取水口スクリーン、ボール捕集器、除貝装置等の機器を微生物腐食から保護する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複数の異種金属から構成される構造物を防食するために必要な防食電流は、金属の種類ごとの防食対象面積と金属単位面積当たりに必要な防食電流密度との積によって求めた防食電流の和で求めることができる。チタン合金や高級ステンレス鋼などの耐食性金属と黄銅や鋼などの耐食性に劣る金属を含む複数の異種金属で構成される復水器などの海水と接する機器にも、上記計算で求めた防食電流を供給するに十分な容量をもった定電位電気防食装置が設置されている。
耐食性金属は海水中で不動態皮膜と呼ばれる電気抵抗が非常に高い酸化皮膜を表面に形成するので防食電流は僅かで済み、かかる耐食性金属を含まない海水と接する機器よりも電気防食装置の防食電流容量をかなり小さく設計することができる。
しかし、特に大都市をひかえた東京湾や大阪湾或いは伊勢湾などの沿岸に建設された火力発電所や化学工場などにおいて使用される耐食性金属を含む複数の異種金属で構成された海水に接する機器（例えば、復水器）では、海水の水質悪化に伴い防食に必要な電流が激増して、従来の設計に基づく電気防食装置の電流容量では防食電流が不足して防食管理電位を維持できず、一部には腐食が発生しているケースもみられている。したがって、大都市をひかえた東京湾や大阪湾或いは伊勢湾などの沿岸に建設された火力発電所や化学工場などにおいて使用される海水に接する機器の防食に必要な防食電流は、従来の設計値の数倍から十数倍にも達する場合がある。
【０００３】
前記発電所や化学工場などで使用される海水と接する機器の防食に必要な防食電流が増加する原因の一つとして海水の水質悪化に伴う微生物腐食があることが知られおり、この微生物腐食は金属表面に付着した微生物の活動に伴い金属表面電位が貴化して腐食する現象があることは広く知られている。例えば、非特許文献１には、ステンレス鋼の微生物腐食のメカニズム等が記載されている。
この微生物腐食は金属表面に付着した微生物およびその微生物の活動による生成物によるものであるから、微生物を何らかの手段を用いて死滅させればよく、そのために海水に殺菌剤を混合して殺菌処理したり、静菌剤を添加して微生物の活動を抑制したりして微生物腐食を防止していたが、この方法は微生物の種類によって殺菌剤および静菌剤の効果が異なるために十分な効果が得られず、また薬剤添加による微生物腐食防止は海洋汚染をもたらすために好ましくない。
【０００４】
そのために、近年、微生物腐食は金属材料の表面電位が貴化することによるものであるところから、金属材料に負の電位を印加することにより微生物の付着を阻害すると共に、微生物の活動による生成物の発生を抑制して微生物腐食を防止する方法が提案されている（特許文献１参照）。当該特許文献１には金属材料に−４００ｍＶ    ｖｓ．Ｓ．Ｃ．Ｅ．（飽和甘こう電極電位）以下の負の電位を印加することにより微生物腐食を効果的に抑制できることが記載されている。
【０００５】
【非特許文献１】
天谷尚，幸英昭：ステンレス鋼の微生物腐食「配管技術」’９７．１０発行，Ｐ５９〜６４
【特許文献１】
特開平１１−３１０８９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、金属材料に負の電位を印加することにより微生物の付着を阻害すると共に微生物の活動による生成物の発生を抑制して微生物腐食を防止する前記従来の微生物腐食防止方法では、防食を開始してからしばらくの期間は微生物腐食防止効果が発揮されるものの、さらに長期間電気防食を続けていると防食電流は暫時増加して定電位直流電源装置の最大出力電流値を越えてしまい、防食電流が不足すると電位設定値から外れて貴に移行して防食管理電位を維持できない状態になることが分かった。本発明者等が実海水を用いて各種ステンレス鋼に対して行った微生物腐食確認実験においても、−６００ｍＶ    ｖｓ．Ｓ．Ｃ．Ｅ．或いは−９００ｍＶ    ｖｓ．Ｓ．Ｃ．Ｅ．の負の電位を印加した場合でも長期間経過すると微生物腐食が起ることが確認されたからである。
そのため、既設の電気防食装置を数倍から十数倍もの容量の電気防食装置に交換すれば、防食電流を増加して防食管理電位を維持することができるが、既設の電気防食装置を数倍から十数倍もの容量の電気防食装置に交換するとなれば膨大な費用を要するばかりでなく、海水に接する機器本体に電極装置等を多数増設するなどの大規模な改造を行わなければならないという困難な問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、通常の金属材料に負の電位を印加する方法では長期間に亘って確実に微生物腐食防止をすることはできないとの観点から研究を行った結果、
（イ）海水と接する機器に設置されている電気防食装置と、スポンジボールを冷却水系統で循環させて伝熱管表面等を清浄する装置等の公知の物理的清浄装置とを利用して、該海水と接する機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時に、物理的清浄装置を稼働させることにより該機器に付着した微生物を物理的に除去すると微生物腐食を一層確実に防止することができる、
（ロ）海水と接する機器に設置されている電気防食装置設置と公知の物理的清浄装置とを利用して、該海水と接する機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達したときまたは電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時に、物理的清浄装置を稼働させて該機器に付着している微生物を物理的に除去し、該海水と接する機器の接水電位が防食管理電位に復帰した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流値に復帰したときに物理的清浄装置の稼働を停止させることにより物理的清浄装置の耐用年数を一層増加させることができる、
（ハ）前記物理的清浄装置としては、スポンジボールを冷却水系統で循環させて伝熱管表面等を清浄する装置の他に、ゴムボールを冷却水系統で循環させる装置、圧搾空気を液体中に噴出しカルマン渦を発生させて乱流、振動および気泡で清浄を行う装置などいずれの装置を使用しても効果が得られるが、この発明の海水と接する機器の微生物腐食防止方法で使用する物理的清浄装置はスポンジボールを冷却水系統で循環させるボール清浄装置が最も好ましい、という知見を得たのである。
【０００８】
この発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、
（１）電気防食装置および物理的清浄装置を備えた海水と接する機器を電気防食している状態において、該機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時に、物理的清浄装置を稼働させる海水と接する機器の微生物腐食防止方法、
（２）電気防食装置および物理的清浄装置を備えた海水と接する機器を電気防食している状態において、該機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時に、物理的清浄装置を稼働させ、該機器の接水電位が防食管理電位に復帰した時または電気防食装置からの防食電流が管理電流値に復帰した時に物理的清浄装置の稼働を停止させる海水と接する機器の微生物腐食防止方法、
（３）前記物理的清浄装置はスポンジボールを循環させるボール清浄装置である前記（１）または（２）記載の海水と接する機器の微生物腐食防止方法、に特徴を有するものである。
【０００９】
ここで、海水と接する機器の接水電位が防食管理電位よりも貴な電位に達したときとは、該電気防食装置の防食電流を微生物腐食の影響がない場合に必要とされる値で通電した場合あるいはそれ以上の電流を通電してもなおかつ防食管理電位よりも貴な電位を示したような場合をいう。また、電気防食装置からの防食電流が管理電流上限値を超えた時とは、微生物腐食の影響がない場合の防食管理電位を維持すべく設定された防食電流値の上限を超えた場合をいい、例えば、直流電源装置の定格出力電流を超えた場合をいう。
【００１０】
この発明の方法によると、スポンジボールを冷却水管内に循環させまたは圧搾空気を液体中に噴出しカルマン渦を発生させて乱流、振動および気泡を発生させることにより、海水と接する機器から微生物および微生物による生成物が一時的ではあるが物理的に完全に除去することができ、微生物および微生物による生成物が付着すると再び物理的清浄装置が稼動するので、微生物および微生物による生成物の蓄積がなくなることにより確実に微生物腐食防止をすることができ、したがって、長期間に亘って微生物腐食を防止できるものと考えられる。前記物理的方法の内でも微生物および微生物による生成物の付着を物理的に擦り取るのであるから、スポンジボールを循環させる方法が最も効果がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の海水と接する機器の微生物腐食防止方法を図面に基づいて一層具体的に説明する。
図１はこの発明を実施するために用いる復水器の一部断面図である。図１において、１は復水器であり、復水器１の冷却管１１にはチタン合金など海水中でほぼ完全な耐食性を示す金属が使用されることが多い。しかし、一方で、復水器１の管板１２にはネーバル黄銅などの銅合金が、また、復水器１の水室１３、海水入口管１４或いは海水出口管１５には海水中で耐食性を示さない鋼などを使用し表面をゴムライニング１６で被覆していることが多い。このような復水器では冷却管１１のチタン合金と管板１２の銅合金との間に大きな電位差ができるため、いわゆる異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）が起こる。また水室１３のゴムライニング１６が劣化した場合にも、下地の鋼と冷却管１１のチタン合金または／および管板１２の銅合金との間で異種金属接触腐食が起こる。このような腐食を防止するために定電位直流電源装置２１、防食電流通電電極２２、照合電極２３を主要構成品とする電気防食装置が取り付けられ、電気防食がなされている。
【００１２】
また、復水器１には冷却管１２に付着したスライム等を除去し熱貫流率低下を防ぐためにスポンジボール３７を循環させる物理的清浄装置が取り付けられており、この物理的清浄装置は制御盤３１、ボール循環ポンプ３２、モータ３３、ボール回収器３４、ボール捕集器胴体３５、捕集格子３６を主要構成部品として構成されている。
この物理的清浄装置におけるボール捕集器胴体３５には海水中で耐食性を示さない鋼などを使用し表面をゴムライニング１６で被覆している一方、捕集格子３６は耐海水性ステンレス鋼を使用しているので、ボール捕集器胴体３５のゴムライニングが劣化した部分には捕集格子３６の電位差によるガルバニック腐食が起こる。このためスポンジボール３７を循環させる物理的清浄装置も電気防食装置により電気防食されている。
【００１３】
かかる装置を用いて、防食電流通電電極２２から通電せられる防食電流値ならびに照合電極２３を基準として計測される接水電位は電気防食装置の定電位直流電源装置２１に入力される。
定電位直流電源装置２１には、防食電流値が上記機器の金属表面が微生物腐食を受けている場合に到達する電流値として予め設定された値に達したときに物理的清浄装置の起動を促すための外部信号を発する回路が設けられている。あるいは、定電位直流電源装置２１の定格電流をオーバーしてさらに防食管理電位を外れた場合には上記機器の金属表面が微生物腐食を受けているとして上記外部信号を発するものとしてもよい。なお、防食電流は循環水の逆洗操作、鉄イオンの注入、循環水温度上昇または流速の増大等によっても増大することがあるので、これらの要因では定電位直流電源装置２１から外部信号が発しないように定電位直流電源装置２１内にタイマーやリレー回路を組み込み、さらに他機器の制御盤やセンサー等とシーケンスを組んでおくことが望ましい。
【００１４】
定電位直流電源装置２１から発せられた外部信号は物理的清浄装置の制御盤３１が受信し、制御盤３１からモータ３３に運転が指令され、ボール循環ポンプ３２が駆動する等、物理的清浄装置は運転モードになる。ボール循環ポンプ３２の駆動によりスポンジボール３７が冷却水配管内の海水の流れに乗って復水器１の水室１３に搬送される。スポンジボール３７は管板１２や冷却管１１表面をこすって付着していた微生物を除去し、反対側の水室１３から冷却水配管内を通って捕集格子３６で補足され、ボール循環ポンプ３２で吸引されるようになっている。微生物の除去に伴い防食電流値が微生物腐食の影響を受けていないレベルにまで減少すると定電位直流電源装置２１から物理的清浄装置の停止を促すための外部信号が送信され、物理的清浄装置は停止モードとなり、スポンジボール３７はボール回収器３４に回収される。防食電流値が所定の値まで減少しない場合にはスポンジボール３７は再び冷却水配管内に搬送され、防食電流値が微生物腐食の影響を受けていないレベルに達するまでスポンジボールの供給が繰り返される。
【００１５】
実施例
冷却管がチタン製、管板が黄銅製並びに鋼板をゴムライニングした水室からなる復水器について電気防食装置で電気防食をしつつ、直径：２４ｍｍのスポンジボールを用いたボール洗浄装置を作動させて本発明に係る実験を行った。
実験は、微生物腐食の影響により防食電流が電気防食装置の定格出力電流（６０Ａ）が流れている状態でも電位設定値（−６００ｍＶ    ｖｓ．海水塩化銀電極）に達していない状態でボール洗浄装置を一定時間稼働させて防食電流と防食電位の変化を記録し、その後ボール洗浄装置を停止させて防食電流が再び定格出力値まで増加しかつ復水器水室の電位が電位設定値を外れるまでの時間を計測する手順で行った。その実験結果を表１に示し、さらに、表１に示される結果を理解しやすくするために表１に示される結果を図２に示した。
【００１６】
【表１】
2004269997.tif 000003
【００１７】
表１および図２に示される結果から、実験を行った１４回すべての回で電位設定値への電位復帰が認められ、そのうちの１２回で防食電流の低減も認められた。また、ボール洗浄装置停止後、防食電流が再び定格出力値まで増加しかつ復水器水室の電位が電位設定値を外れるまでほぼ１５時間以上経過する場合がほとんどであった。すなわち、復水器水室内が微生物腐食を受けている状態でボール洗浄装置が稼働すると電気防食状態が改善され、その効果は１５時間以上続くことが判明した。
【００１８】
ＯＬＥ＿ＬＩＮＫ２
【発明の効果】ＯＬＥ＿ＬＩＮＫ２
この発明によれば、海水冷却水等に接する機器が電気防食されている場合において、当該機器が微生物腐食を受けて接水電位が貴に変化しあるいは防食電流が増加したら電気防食装置から微生物を除去する物理的清浄装置に信号を送信し、この物理的清浄装置を稼働させて微生物腐食の影響による電気防食状態の悪化を改善することができる。従って、電気防食装置を大型化することなく海水に接する機器の微生物腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】復水器に対する本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】復水器に対して本発明を実施した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１        復水器
１１    冷却管
１２    管板
１３    水室
１４    海水入口管
１５    海水出口管
１６    ゴムライニング
２１    定電位直流電源装置
２２    防食電流通電電極
２３    照合電極
３１    物理的清浄装置制御盤
３２    ボール循環ポンプ
３３    モータ
３４  ボール回収器
３５  ボール補集器
３６  捕集格子
【図１】
2004269997.tif 000004
【図２】
2004269997.tif 000005