(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水に対して所定の周波数の交流電圧を１対の電極間に印加する水処理を行い、該水処理された海水をプラスに帯電した金属材料物に層流状態で流し、前記金属材料物表面に水分子の双極子による電気二重層を形成することを特徴とする海洋動物の付着防止方法。
【請求項２】
請求項１において、前記所定の周波数は、約１ＫＨｚから数百ＫＨｚ程度であることを特徴とする海洋動物の付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電所や船のボイラー等の海水を利用した流路、プラント等における海洋動物の付着を防止することができる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水を工業的に利用する例として、発電所や船のボイラーの復水器において冷却水として利用する等がある。この様な海水の利用に際して、汲み上げた海水を何らかの配管内を通過させ、高熱体に海水を接触させて冷却させることが必要であるが、その場合に海水に生息するカキやフジツボ等の海洋動物が配管や容器に付着する問題がある。
【０００３】
これらの海洋動物が水路に多数付着して成長するとその水路を閉鎖し、更にそれらが脱落すると復水器や熱交換器等に流入して冷却効果を低下させ、また、チューブに詰まると海水の乱流を招き機械的な金属腐食の原因となる。
【０００４】
この様な海洋動物の付着を防止する方法としては、例えば有機薬剤を注入する方法や過酸化水素を使用する等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機薬剤を注入させる方法は、毒性の残留物が残る等、安全性、環境破壊等の問題があり積極的に利用することはできない。また、過酸化水素を利用する方法は、毒性や環境破壊の問題はクリアできるが、その付着防止効果は非常に弱く、強い効果を期待するには多くの過酸化水素を使用する必要があり、経済的ではないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、比較的安価で且つ環境破壊や毒性物の残留の問題がない海洋生物の付着を防止することができる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する為に、本発明は、海水に対して所定の周波数の交流電圧を印加する処理を行い、その処理された海水をキュプロニッケル，チタン等の腐食しにくい金属の配管や容器中に層流状態で流すことを特徴とする。その結果、処理された海水が流れる配管や容器の表面に対して、カキやフジツボ等の海洋生物の付着を大幅に抑制することができる。
【０００８】
カキやフジツボ等の海洋生物は、幼生が水中を浮遊している状態から、基盤へ付着し、その後固着し、稚ガキに変化していくといった変化を経る。その場合、カキのベリンジャー幼生が基盤への付着に際して足腺からセメント物質を基盤上に放出して付着し、２〜３分間でほぼ固着し、その後、３〜６時間後には外套膜から直接基盤への固定が行われることが知られている。
【０００９】
本発明は、その初期の付着時の足腺から放出されるセメント物質が配管等の金属表面に付着することを防止する為に、海水に対して所定の周波数の交流電圧による電界を印加する。かかる交流電圧が印加された海水は水質が変化し、正に帯電している金属配管等の表面に電気二重層を形成する。この電気二重層の存在により、カキのセメント物質の放出が抑制される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲はその実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、原子力発電所等に利用される本実施の形態例の海洋生物の付着防止方法を説明する図である。この例では、海岸近辺に設置された原子力発電所１０において、海１２からの海水を冷却水として引き込み利用する。引き込み配管１４，１６により海水を発電所１０に引き込み、冷却水として利用した後、排水管１８で海１２に排水する。２０は、例えば海水を引き込む為のポンプと海水に対して所定の周波数の交流電圧による電界を印加する電圧式水処理装置である。この電圧式水処理装置２０により、海水に対して交流電圧による電界を印加して水処理を行い、層流状態でキュプロニッケル，チタン等の金属配管で構成された引き込み配管１６内に流して発電所１０に供給する。発電所内でも、海水は層流状態で金属配管や金属容器内を流れる様にする。
【００１２】
図２は、本実施の形態例の電圧式水処理装置の概略構成を示す図である。キュプロニッケル，チタン等の金属ハウジング２２内に、やはりキュプロニッケル，チタン等の一対の金属電極２３，２４を設け、それぞれの電極２３，２４が導電体２５，２６でハウジング２２に取り付けられる。そして、導電体２５，２６には交流電圧発生装置２７からの配線が接続される。交流電圧発生装置２７は商用交流電源に接続される。この電圧式水処理装置２０は、その金属ハウジング２２が原水側２８の配管１４と処理水側２９の配管１６とに接続されて取り付けられる。
【００１３】
この例では、交流電圧として約１〜数百ＭＨｚの交流矩形波が利用される。交流電圧を金属電極２３，２４間に印加することにより、配管１４から汲み上げられた海水に対して連続して変化する電界が印加されることになる。
【００１４】
図３は、図２の水処理を施されたことによる水の分子の変化を示す図である。水中に存在する水の分子は、１個の酸素原子Ｏと２個の水素原子Ｈとから構成される。その構造は、図３に示される如きであり、水素原子のプラスと酸素原子のマイナスとから双極子を構成する。水処理前は、水素原子間の半値幅は約１０７度の角度を有するが、交流電圧の印加による水処理後は、その半値幅は約１０４度と狭くなる。かかる変化は、発明者により確認されている。
【００１５】
図４は、金属表面における図３の水分子の配置の状態例を説明する図である。図４に示した状態は必ずしも正確に確認されたわけではないが、金属表面３０は一般にプラスに帯電した状態である。そこで、かかる金属表面上に図２の電圧式水処理装置で水処理された水を層流の状態で流すと、プラスに帯電した金属表面３０上に水分子の双極子のマイナス側の酸素原子が並んで配列すると考えられる。即ち、金属表面に電気二重層が形成されると考えられる。但し、乱流の場合は、図４の如き電気二重層は形成されにくい。
【００１６】
図５は、カキ等の海洋生物が基盤に固着した状態を示す図である。カキは、前述した通り、幼生が水中を浮遊している状態から、基盤へ付着し、その後固着し、稚ガキに変化していくといった変化を経る。その場合、カキのベリンジャー幼生が基盤への付着に際して足腺からセメント物質を基盤上に放出して付着し、２〜３分間でほぼ固着し、その後、３〜６時間後には外套膜から直接基盤への固定が行われることが知られている。
【００１７】
図５には、カキ４０が基盤４２に固着した状態が示され、最初に足腺から放出されたセメント物質の内帯４４、同セメント物質の外帯４６、及び接着後に外套膜から分泌された外套膜セメント物質４８が観察される。
【００１８】
さて、本実施の形態例では、キュプロニッケル，チタン等の金属配管や金属容器内に層流状態で上記の水処理を行った海水を流す様にする。金属配管の表面には、図４で説明した様に電気二重層が形成され、表面側は水素原子によりマイナス側に帯電している。この一方に偏った帯電状態の表面には、カキのベデリンジャー幼生はセメント物質を放出しないものと考えられる。おそらく、カキの幼生はそのような表面を嫌う性質を持つものと考えられる。
【００１９】
図６は、本実施の形態例の実験例を示す図である。この実験例では、海水を３つのフィルタ５０，５１，５２を通過させて第一の貯水タンク５４に貯める。このフィルタ５０〜５２は、１００，２５，１μｍのフィルタであり、海水に対し三段階の濾過処理を行う。第一の貯水タンク５４に貯めた海水を、ポンプ５６により汲み上げて配管５７に流す。配管５７の途中には、図２で説明した電圧式水処理装置５８を設け、０．３ＫＨｚ、１ＫＨｚまたは１００ＫＨｚの周波数の交流矩形波を電極間に印加する。そして、その水処理が行われた海水を、バルブ５９を介して第二の貯水タンク６０に貯める。このバルブ５９を調節することにより、貯水タンク６０内の水の流れが乱流にならずに、層流状態になる様にする。
【００２０】
第二の貯水タンク６０には、タンクの底の中心点から約５ｃｍの位置に流水口が位置する様にし、更に、排水口６２を設けて、貯水タンク６０内に海水が常に１００リットルに維持される様にした。その結果、海水の腐敗を防止することができる。そして、第二の貯水タンク６０内に、ステンレスのテストピース６４を挿入する。
【００２１】
更に、第二の貯水タンク６０内に、付着期のカキの幼生を投入し、その後の全ての幼生のテストピースへの付着が完了したと考えられる１０日間において、テストピースに付着したカキ幼生の数を観察した。
【００２２】
図７は、その実験の結果得られた付着したカキ幼生の数の経日的変化を示すグラフ図である。横軸が日数であり、縦軸がテストピースに付着したカキ幼生の数である。そして、図中黒丸は、交流電圧が印加されない場合、三角が周波数０．３ＫＨｚの交流電圧の場合、四角が周波数１ＫＨｚの交流電圧の場合、そして、菱形が周波数１００ＫＨｚの交流電圧の場合である。
【００２３】
この実験結果から明らかな通り、海水に対して交流電圧を印加する水処理を行わない場合は、ステンレスのテストピースに多くのカキの幼生が付着するのに対して、周波数約１ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚの周波数の交流電圧を印加する水処理を行うと、ステンレスのテストピースに付着したカキの幼生の数が抑制される。周波数０．３ＫＨｚの周波数の場合は、かかる抑制する効果は得られなかった。
【００２４】
尚、上記の実験で、テストピースをカーボン材料にした時は、上記の如き付着を抑制する効果は得られなかった。また、ステンレス以外にも例えばキュプロニッケル，チタンの様に海水によって腐食しにくい金属材料であれば、同様の付着抑制効果を得ることができる。
【００２５】
したがって、所定の周波数を選んで交流電圧を電極間に印加する水処理を海水に対して行うことで、その処理された海水を層流状態で流せば、キュプロニッケル，チタン等の金属表面へのカキの付着を大きく抑制することができる。カキ以外にもフジツボの場合も基盤への付着メカニズムが類似しており、同様の付着抑制効果が得られる。
【００２６】
そこで、本実施の形態例では、発電所や船のボイラーの復水器において、汲み上げた海水に対して電圧式水処理を施して、その処理された海水を層流状態で流して利用する。そうすることにより、キュプロニッケル，チタン等で形成された金属の配管や冷却槽の内表面に、カキやフジツボが付着することが抑制される。従って、付着した海洋生物により水圧が落ちたり、冷却効率がダウンしたりすることが防止できる。
【００２７】
図１において取水口及び配管１４に処理水が流れるので、図８に示される通り電圧式水処理装置２０に直接海水を引込む構成にしても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、海水に対して交流電圧を印加する水処理をしてから層流状態で金属配管や冷却槽に流すことにより、カキやフジツボの様な海洋生物の付着を大きく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原子力発電所等に利用される本実施の形態例の海洋生物の付着防止装置を説明する図である。
【図２】本実施の形態例の電圧式水処理装置の概略構成を示す図である。
【図３】図２の水処理を施されたことによる水の分子の変化を示す図である。
【図４】金属表面における図３の水分子の配置の状態例を説明する図である。
【図５】カキ等の海洋生物が基盤に固着した状態を示す図である。
【図６】本実施の形態例の実験例を示す図である。
【図７】実験の結果得られた付着したカキ幼生の数の経日的変化を示すグラフ図である。
【図８】図１の海洋生物の付着防止装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１６，１８    配管
２０          水処理装置
２３，２４    金属電極
２７          交流電圧発生装置
【図１】
0003874497.tif 000002
【図２】
0003874497.tif 000003
【図３】
0003874497.tif 000004
【図４】
0003874497.tif 000005
【図５】
0003874497.tif 000006
【図６】
0003874497.tif 000007
【図７】
0003874497.tif 000008
【図８】
0003874497.tif 000009