(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも作用極と対極と参照極を備え、正電位を作用極に印加して付着する水生生物を滅菌する工程を成し、負電位を作用極に印加して付着する水生生物を脱離する工程を成す水中生物の防汚装置において、前記作用極と前記参照極との電位差の指示値を指示するデータ処理部と、該データ処理部の指示値によって、グランド電位と正電位、または負電位とグランド電位の何れか一方を有する単極電源を用いて、正電位を作用極に、グランド電位を対極に印加して滅菌工程を成し、グランド電位を作用極に、正電位を対極に印加して脱離工程を成すと共に、あるいは、グランド電位を作用極に、負電位を対極に印加して滅菌工程を成し、負電位を作用極に、グランド電位を対極に印加して脱離工程を成すと共に、滅菌工程を停止する際に印加電位を徐々に小さくしていく手段と、脱離工程を停止する際に印加電位を徐々に小さくしていく手段とを具備し、計測した作用極と参照極間の電位の極性の切り換え信号により、作用極と対極間に与える電位の極性を切り換える非反転・反転切り換え回路としてＨブリッジからなる回路を有することを特徴とする水生生物の防汚装置。
【請求項２】
前記作用極と対極間に与える電位の極性を切り換える非反転・反転切り換え回路に作用極と対極間の電流を計測する手段を付与し、前記電流の計測結果により、前記作用極と対極間に与える電位を制限する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水生生物の防汚装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水中の水生生物などの付着を防止する防汚装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、塩素などの有害物質を発生させないで電気化学的に水中構造物や水に接している物の表面などに付着する水生生物を制御する方法が提案されている。例えば、特開平４−３４１３９２号公報には、ポテンショスタットにより、導電性を有する被防汚面に＋０〜＋１．５Ｖ  ｖｓ．ＳＣＥの正電位を印加し、付着する水生生物を滅菌する工程と、−０〜−０．４Ｖ  ｖｓ．ＳＣＥの負電位を印加し、付着する水生生物を脱離する工程からなる防汚方法が開示されている。また、特開平４−２８９３０９号公報では、関数発生器により所定の周期で、ポテンショスタットを動作させて、導電性を有する被防汚面の電位を変化させる防汚方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開平４−３４１３９２号公報、特開平４−２８９３０９号公報では、電気化学測定法の公知の技術である３電極方式による ポテンショスタットを用いて、水生生物の細胞を殺菌したり、付着した細胞やその分解物を被防汚面である導電性基材（３電極方式の作用極）表面から脱離させることができる。しかし、作用極と参照極の電位が１．５Ｖ〜−０．４Ｖ  ｖｓ．ＳＣＥの範囲になるように作用極と対極に電位を与えるためには、作用極と対極に供給する電源として、プラスの電源とマイナスの電源が必要であった。また、作用極と対極間の電流を計測して、電流が流れ過ぎる場合の対処方法が無かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、少なくとも作用極と対極と参照極を備え、正電位を作用極に印加して付着する水生生物を滅菌する工程を成し、負電位を作用極に印加して付着する水生生物を脱離する工程を成す水中生物の防汚装置において、前記作用極と前記参照極との電位差の指示値を指示するデータ処理部と、前記データ処理部の指示値によって、グランド電位と正電位、または負電位とグランド電位の何れか一方を有する単極電源を用いて、正電位を作用極に、グランド電位を対極に印加して滅菌工程を成し、グランド電位を作用極に、正電位を対極に印加して脱離工程を成すと共に、あるいは、グランド電位を作用極に、負電位を対極に印加して滅菌工程を成し、負電位を作用極に、グランド電位を対極に印加して脱離工程を成すと共に、滅菌工程を停止する際に印加電位を徐々に小さくしていく手段と、脱離工程を停止する際に印加電位を徐々に小さくしていく手段とを具備し、計測した作用極と参照極間の電位の極性の切り換え信号により、作用極と対極間に与える電位の極性を切り換える非反転・反転切り換え回路にＨブリッジからなる回路を有することを特徴とする水生生物の防汚装置を第１の要旨とし、前記作用極と対極間に与える電位の極性を切り換える非反転・反転切り換え回路に作用極と対極間の電流を計測する手段を付与し、前記電流の計測結果により、前記作用極と対極間に与える電位を制限する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水生生物の防汚装置を第２の要旨とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では、付着する水生生物を滅菌する工程では、作用極と対極の間に配置される参照極の電位と作用極の電位を計測して、そのときの“作用極の電位−参照極の電位”が、＋０〜＋１．５Ｖ  ｖｓ．ＳＣＥの正電位になるように作用極には正電位を与えて、作用極の電位を変化させる。つまり、“作用極の電位−参照極の電位”が、＋０〜＋１．５Ｖ  ｖｓ．ＳＣＥの正電位の中の目的とする電位より低ければ、作用極に与える正電位を高くして印加し、目的とする電位より高ければ、作用極に与える正電位を低くして印加し、作用極と対極に与える電位を変化させる回路を設ける。
また、付着する水生生物を脱離する工程では、滅菌する工程での作用極と対極の電位を反転させる回路により電位の極性の切り換え、作用極と対極の間に配置される参照極の電位と作用極の電位を計測して、そのときの“作用極の電位−参照極の電位”が、−０〜−０．４Ｖ  ｖｓ．ＳＣＥの負電位になるように対極の電位を変化させる。つまり、“作用極の電位−参照極の電位”が、−０〜−０．４Ｖ  ｖｓ．ＳＣＥの負電位の中の目的とする電位より低ければ、対極の正極に与える正電位を低くして印加し、目的とする電位より高ければ、対極の正極に与える正電位を高くして印加し、作用極と対極に与える電位を変化させる回路を設ける。また、電流の流れ過ぎによる電源の破壊を防止するため、作用極と対極間の電流を計測し、流れ過ぎた場合には、自動調整して、作用極と対極の電位差を小さくする。
【０００６】
【実施例】
本発明を、添付図面を参照して説明する。第１の実施例として、図１は全体の電気的ブロック図、図２はタイミングチャート、図３は演算回路の結果の非反転・反転の切り換え回路の電気的内部ブロック図、図４は出力電圧の非反転・反転の切り換え回路の電気的内部ブロック図である。
【０００７】
データ処理部１にて、“作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差と、そのときの電位の差をどのくらいの時間で行うのかのタイミングチャートを設定する。データ処理部１では、このタイミングチャートの時間軸に沿って、その時間ごとの“作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差の指示値のデータを通信用 Ｉ／Ｆ１２を介してＣＰＵ１１に送信する。
【０００８】
ここで、図２に 示すデータ処理部１で作成したタイミングチャートを詳細に説明する。縦軸が、本発明の“作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差を表し、横軸が、そのときの時間軸を表す。縦軸の「＋」は、作用極２に正電位を、対極３にグランド電位を印加したとき、作用極２と対極３の間に配置した参照極４の電位と作用極２の電位を計測し、そのときの”作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差を表し、作用極２に付着する水生生物の滅菌を行い、「−」は、作用極２にグランド電位を、対極３に正電位を印加したときの、作用極２と対極３の間に配置した参照極４の電位と作用極２の電位を計測し、そのときの“作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差を表し、作用極２に付着する滅菌された水生生物の脱離を行う。
【０００９】
印加方法は、目的とする“作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差に対し、その電位差になるように、作用極２と対極３に電位を印加し、時間軸上で徐々に電位差を変更したり、直接に目的とする電位差を与えたりするなど種々の方法で電位差の波形を変更することもできる。図２のタイミングチャートでは、Ｔ１の期間に、作用極２に付着する水生生物の滅菌を、Ｔ３の期間に作用極２に付着する水生生物の脱離を、Ｔ２の期間で、作用極２に付着する水生生物の滅菌を停止する勾配を、Ｔ４の期間で、作用極２に付着する水生生物の脱離を停止する勾配を示している。
【００１０】
プログラム、データ、ワーク等の内容を保存しているＲＯＭ１３とＲＡＭ１４とを接続しているＣＰＵ１１では、データ処理部１よりの”作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差の指示値のデータが、正電位ならば、滅菌する工程と判断して、ＣＰＵ１１より切り換え信号１５をオフにする。このオフの切り換え信号１５は演算結果の非反転・反転切り換え回路６（図３参照）に対し、その内部の回路のバッファ４１を介してリレー４０をオフの状態にする。即ち、演算結果の非反転・反転切り換え回路６を非反転の回路にする。
【００１１】
同様に、オフの切り換え信号１５は出力電圧の非反転・反転切り換え回路９（図４参照）に対し、その内部の回路のバッファ２０を介して、ＰチャネルのＦＥＴ２７をオフにし、さらに、バッファ２０とインバータ２１を介して、ＰチャネルのＦＥＴ２６をオンにする。ここでＣＰＵ１１は、ＮチャネルのＦＥＴ２８をオフにするように電圧制御信号１７を介して、デジタル・アナログ変換器２２にデジタルデータを設定し、また、ＮチャネルのＦＥＴ２９をオンにするように電圧制御信号１８を介して、デジタル・アナログ変換器２３にデジタルデータを設定する。即ち、電圧出力回路８より作用極２に 正電位を、対極３にグランド電位を与える。また、ＣＰＵ１１は、正電位の指示値のデータをデジタル・アナログ変換器１０に設定する。
【００１２】
この滅菌の工程を一連の流れで説明すると、まず、ＣＰＵ１１によって演算結果の非反転・反転切り換え回路６（図３参照）と出力電圧の非反転・反転切り換え回路９（図４参照）とデジタル・アナログ変換器１０を設定する。そして、“作用極２の電位−参照極４の電位”の演算回路５を介し、非反転の状態となっている演算結果の非反転・反転切り換え回路６に接続し、この結果より演算回路７にてデジタル・アナログ変換器１０に設定されている指示値と比較する。この演算回路７にて比較した結果、もし、デジタル・アナログ変換器１０より小さいと判断されたならば、電圧出力回路８より非反転の状態になっている出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より大きな電圧を与えて、作用極２の正電位を上げる。もし、デジタル・アナログ変換器１０より大きいと判断されたならば、電圧出力回路８より出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より小さい電圧を与えて、作用極２の正電位を下げる。
【００１３】
また、ＣＰＵ１１では、データ処理部１より、“作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差の指示値のデータが、負電位ならば、脱離する工程と判断して、ＣＰＵ１１より切り換え信号１５をオンにする。このオンの切り換え信号１５は演算結果の非反転・反転切り換え回路６に対し、その内部の回路のバッファ４１を介してリレー４０をオンの状態にする。即ち、演算結果の非反転・反転切り換え回路６の内部の反転回路３９を介して、反転の回路にする。
【００１４】
同様に、オンの切り換え信号１５は出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対し、その内部の回路のバッファ２０を介して、ＰチャネルのＦＥＴ２７をオンにし、さらに、バッファ２０とインバータ２１を介して、ＰチャネルのＦＥＴ２６をオフにする。ここでＣＰＵ１１は、ＮチャネルのＦＥＴ２８をオンにするように電圧制御信号１７を介して、デジタル・アナログ変換器２２にデジタルデータを設定し、また、ＮチャネルのＦＥＴ２９をオフにするように電圧制御信号１８を介して、デジタル・アナログ変換器２３にデジタルデータを設定する。即ち、電圧出力回路８より作用極２にグランド電位を、対極３に正電位を与える。また、ＣＰＵ１１は、負電位の指示値のデータを絶対値に変換してデジタル・アナログ変換器１０に設定する。
【００１５】
この脱離の工程を一連の流れで説明すると、まず、ＣＰＵ１１によって演算結果の非反転・反転切り換え回路６と出力電圧の非反転・反転切り換え回路９とデジタル・アナログ変換器１０を設定する。そして、“作用極２の電位−参照極４の電位”の演算回路５を介し、反転の状態なっている演算結果の非反転・反転切り換え回路６に接続し、この結果より演算回路７にて デジタル・アナログ変換１０に設定されている絶対値に変換した指示値と比較する。この演算回路７にて比較した結果、もし、デジタル・アナログ変換器１０より小さいと判断されたならば、電圧出力回路８より反転の状態になっている出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より大きな電圧を与えて、対極３の正電位を上げる。もし、デジタル・アナログ変換器１０より大きいと判断されたならば、電圧出力回路８より出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より小さい電圧を与えて、対極３の正電位を下げる。
【００１６】
ここで、作用極２と対極３間の電流を計測するため、出力電圧の非反転・反転切り換え回路９の内部の抵抗２５に、電流を流し、その電流が流れたときに発生する電圧をアナログ・デジタル変換器２４により変換し、電流検出信号１９を介して、ＣＰＵ１１にてチェックする。このときに、ＣＰＵ１１にて、作用極２と対極３間に過電流が発生していると判断した場合には、現在が、殺菌の工程ならば、ＣＰＵ１１は電圧制御信号１８を介して、ＦＥＴ２９のＯＮの状態を若干ＯＦＦの状態になるようにデジタル・アナログ変換器２３の値を設定し、現在が、 脱離の工程ならば、ＣＰＵ１１は電圧制御信号１７を介して、ＦＥＴ２８のＯＮの状態を若干ＯＦＦの状態になるようにデジタル・アナログ変換器２２の値を設定する。
【００１７】
第２の実施例として、図１の全体の電気的ブロック図の一部を変更した図を図５に示し、図５に示される作用極の非反転・反転の切り換え回路の電気的内部ブロック図を図６に、参照極の非反転・反転の切り換え回路の電気的内部ブロック図を図７に示して説明する。尚、参照符号は第１の実施例と同じものは、同一符号を付した。
【００１８】
プログラム、データ、ワーク等の内容を保存しているＲＯＭ１３とＲＡＭ１４とを接続しているＣＰＵ１１では、データ処理部１よりの“作用極２の電位−参照極４の電位”の電位差の指示値のデータが、正電位ならば、滅菌する工程と判断して、ＣＰＵ１１より切り換え信号１５をオフにする。このオフの切り換え信号１５は作用極の非反転・反転切り換え回路３０に対し、その内部の回路のバッファ３５を介してリレー３４をオフの状態にする。即ち、作用極の非反転・反転切り換え回路３０を非反転の回路にする。また、参照極の非反転・反転切り換え回路３１に対し、その内部の回路のバッファ３８を介してリレー３７をオフの状態にする。即ち、参照極の非反転・反転切り換え回路３１を非反転の回路にする。
【００１９】
同様に、オフの切り換え信号１５は出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対し、図１の第１の実施例と同様に、電圧出力回路８より作用極２に正電位を、対極３にグランド電位を与える。また、ＣＰＵ１１は、正電位の指示値のデータをデジタル・アナログ変換器１０に設定する。
【００２０】
この滅菌の工程を一連の流れで説明すると、まず、ＣＰＵ１１によって作用極２の非反転・反転切り換え回路３０と参照極の非反転・反転切り換え回路３１と出力電圧の非反転・反転切り換え回路９とデジタル・アナログ変換器１０を設定する。そして、作用極２の電位は非反転の状態の作用極の非反転・反転切り換え回路３０を介した電位より、参照極４の非反転の状態の参照極の非反転・反転切り換え回路３１を介した電位を引く演算回路３２の結果とデジタル・アナログ変換器１０に設定されている指示値とを演算回路６にて比較する。この演算回路６にて比較した結果、もし、デジタル・アナログ変換器１０より小さいと判断されたならば、電圧出力回路８より非反転の状態になっている出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より大きな電圧を与えて、作用極２の正電位を上げる。もし、デジタル・アナログ変換器１０より大きいと判断されたならば、電圧出力回路８より出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より小さい電圧を与えて、作用極２の正電位を下げる。
【００２１】
また、データ処理部１よりの“作用極２の電位−参照極４の電位“の電位差の指示値のデータ が、負電位ならば、ＣＰＵ１１では、脱離する工程と判断して、ＣＰＵ１１より切り換え信号１５をオンにする。このオンの切り換え信号１５は作用極の非反転・反転切り換え回路３０に対し、その内部の回路のバッファ３５を介してリレー３４をオンの状態にする。即ち、作用極の非反転・反転切り換え回路３０の内部の反転回路３３を介して、反転の回路にする。また、参照極の非反転・反転切り換え回路３１に対し、その内部の回路のバッファ３８を介してリレー３７をオンの状態にする。即ち、参照極の非反転・反転切り換え回路３１の内部の反転回路３６を介して、反転の回路にする。
【００２２】
同様に、オンの切り換え信号１５は出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対し、図１と同様に、電圧出力回路８より作用極２にグランド電位を、対極３に正電位を与える。また、ＣＰＵ１１は、負電位の指示値のデータを絶対値に変換してデジタル・アナログ変換器１０に設定する。
【００２３】
この脱離の工程を一連の流れで説明すると、まず、ＣＰＵ１１によって作用極の非反転・反転切り換え回路３０と参照極の非反転・反転切り換え回路３１と出力 電圧の非反転・反転切り換え回路９とデジタル・アナログ変換器１０を設定する。そして、作用極２の電位は反転の状態の作用極の非反転・反転切り換え回路３０を介した電位より、参照極４の反転の状態の参照極の非反転・反転切り換え回路３１を介した電位を引く演算回路３２の結果とデジタル・アナログ変換器１０に設定されている絶対値に変換した指示値とを演算回路７にて比較する。この演算回路７にて比較した結果、もし、デジタル・アナログ変換器１０より小さいと判断されたならば、電圧出力回路８より反転の状態になっている出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より大きな電圧を与えて、対極３の正電位を上げる。もし、デジタル・アナログ変換器１０より大きいと判断されたならば、電圧出力回路８より出力電圧の非反転・反転切り換え回路９に対して、より小さい電圧を与えて、対極３の正電位を下げる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、作用極と対極に与える電位は、正電位とグランド電位を切り換えるだけでよく、即ち、作用極と対極に与える電位には、負電位を必要とせず、かつ、作用極と対極に与える電位を切り換えるときには、作用極と参照極間の電位差の計測時に非反転か反転の回路を使用して、作用極と参照極間を希望する指示値に近づけるために、再度、作用極と対極に電位を変更することが容易に行える防汚装置を構築できる。つまり、作用極と対極に印加する電源は、正極とグランド極の１極のみでの使用が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の全体の電気的ブロック図
【図２】出力電位と出力時間のタイミングチャート
【図３】演算結果の非反転・反転切り換え回路の電気的内部ブロック図
【図４】出力電圧の非反転・反転切り換え回路の電気的内部ブロック図
【図５】第２実施例の全体の電気的ブロック図
【図６】作用極の非反転・反転切り換え回路の電気的内部ブロック図
【図７】参照極の非反転・反転切り換え回路の電気的内部ブロック図
【符号の説明】
１ データ処理部
２ 作用極
３ 対極
４ 参照極
５ 演算回路
６ 非反転・反転切り換え回路
７ 演算回路
８ 電圧出力回路
９ 非反転・反転切り換え回路
１０ デジタル・アナログ変換器
１１ ＣＰＵ
１２ 通信用Ｉ／Ｆ
１３ ＲＯＭ
１４ ＲＡＭ
１５ 切り換え信号
１７ 電圧制御信号
１８ 電圧制御信号
１９ 電流検出信号
２０ バッファ
２１ インバータ
２２ デジタル・アナログ変換器
２３ デジタル・アナログ変換器
２４ アナログ・デジタル変換器
２５ 抵抗
２６ ＦＥＴ
２７ ＦＥＴ
２８ ＦＥＴ
２９ ＦＥＴ
３０ 非反転・反転切り換え回路
３１ 非反転・反転切り換え回路
３２ 演算回路
３３ 反転回路
３４ リレー
３５ バッファ
３６ 反転回路
３７ リレー
３８ バッファ
３９ 反転回路
４０ リレー
４１ バッファ

【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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