(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の海水中に没した壁面部分に付着する海洋付着生物を海水中で除去する海洋付着生物除去装置において、前記構造物の壁面に宛われ該壁面に付着した海洋付着生物に被せるドーム状殻体と、このドーム状殻体の内部にキャビテーションを伴うウォータージェットを噴射するノズルと、前記ウォータージェットの噴射により前記構造物の壁面から取り除かれた海洋付着生物を前記ドーム状殻体内から外部へ排出する回収ダクトと、を備えたことを特徴とする海洋付着生物除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の海洋付着生物除去装置において、前記ノズルと前記回収ダクトは、前記ドーム状殻体に取り付けられ且つ該ドーム状殻体の中心部を挟んで互いに反対側に配置されていることを特徴とする海洋付着生物除去装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の海洋付着生物除去装置において、前記ノズルは、ウォータージェットとして海水を噴射することを特徴とする海洋付着生物除去装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の海洋付着生物除去装置において、前記ノズルは、ウォータージェットの噴出孔出口に拡大空洞部が設けられていることを特徴とする海洋付着生物除去装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の海洋付着生物除去装置において、前記ノズルは、先端部分が平板状に形成され内部に高圧水が供給される高圧水供給部と、該高圧水供給部の先端部分に形成されたウォータージェットの噴出孔と、を有することを特徴とする海洋付着生物除去装置。
【請求項６】
請求項１に記載の海洋付着生物除去装置において、前記ドーム状殻体は、潜水夫が手持ちで操作するか、もしくは前記構造物の壁面に沿って移動するロボットに搭載されることを特徴とする海洋付着生物除去装置。
【請求項７】
構造物の海水中に没した壁面部分に付着する海洋付着生物を海水中で除去する際に、前記構造物の壁面にドーム状殻体を宛って、壁面に付着の海洋付着生物に該ドーム状殻体を被せるとともに、前記ドーム状殻体の内部に高圧水を噴射して該ドーム状殻体内にキャビテーションを伴う噴流を作り出し、この噴流を海洋付着生物に当てることにより前記構造物の壁面から海洋付着生物を取り除き、その取り除いた海洋付着生物を海水と共に吸引して前記ドーム状殻体内から外部へ排出することを特徴とする海洋付着生物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電所の取水口などに付着する海洋付着生物、例えば貝類や海草類などを除去するための海洋付着生物除去装置、および海洋付着生物除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所や原子力発電所における冷却水の取水路（特に取水口近くで日光の入る箇所）には、多量の貝類や海草類が付着する。付着する貝のほとんどは、ムラサキイガイ、カキおよびフジツボである。これらの貝は、取水路において生殖・排卵し、次いで幼生（プランクトン）が成長し、そして再付着して成体へと成長する。このようにして、繁殖を繰り返していく。多量に付着すると、流動抵抗が増大し冷却能力が低下したり、死骸が復水器へ流入するなど問題が生じるため、発電所では定期的に取水路のクリーニングを実施している。クリーニングの方法としては、潜水夫による除去方法、スクレーパによる機械的な除去方法、および気相中ウォータージェットによる除去方法が知られている。また、海洋付着生物が嫌う特殊塗料を取水路壁面に塗っておき、海洋付着生物が取水路壁面に付着するのを防ぐようにした方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のうち、潜水夫による除去方法は最も確実な方法であるが、潜水夫が海水中で手作業で行わなければならないので、時間と労力を必要とする。さらに回収した貝類の搬送（例えば袋詰めにして運搬）にも大きな手間が掛かる。
【０００４】
スクレーパによる機械的な除去方法としては、例えばロボットによる除去方法があるが、スクレーパの刃先が摩耗すると性能が著しく低下する上、刃先がコンクリートの壁面に当たることも多く、刃先の損耗の進展が早まるといった問題がある。また、ロボットの回転部や動作部に海草や異物がからみつくトラブルも発生しやすい。
【０００５】
気相中ウォータージェットによる除去方法は、水を抜いた取水路内に作業者が入って、高速のウォータージェットを吹き付けて付着貝類を除去する方法であり、水を抜いたり入れたりの作業が煩わしい。また、この方法は典型的な３Ｋ作業であるから作業コストも高い。しかも、このウォータージェット法は、水流の衝撃のみを利用しているので効率が低く、ポンプの動力消費も大きく、時間も長く掛かってしまう。
【０００６】
特殊塗料による方法は、環境ホルモンとしての作用があって海洋汚染の原因となり好ましくない。また、定期的（１〜２年ごと）に塗り直す必要があるので、定期的にクリーニングするのと同じことでありメリットは少ない。
【０００７】
以上のように、上記従来技術には、決定的に有効な手法が現時点では無いのが実情である。また、除去対象の貝類も、粉々の破片に粉砕してしまうのではなく、後処理を考慮して、貝の形態を崩すことなく迅速に取水路の系外へ回収する方法が望まれている。
【０００８】
本発明の課題は、取水路などに付着した海洋付着生物を効率良く、しかも環境に悪影響を与えることなく、容易に除去することのできる海洋付着生物除去装置、および海洋付着生物除去方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、構造物の海水中に没した壁面部分に付着する海洋付着生物を海水中で除去する海洋付着生物除去装置において、前記構造物の壁面に宛われ該壁面に付着した海洋付着生物に被せるドーム状殻体と、このドーム状殻体の内部にキャビテーションを伴うウォータージェットを噴射するノズルと、前記ウォータージェットの噴射により前記構造物の壁面から取り除かれた海洋付着生物を前記ドーム状殻体内から外部へ排出する回収ダクトとを備えたことを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、例えば、取水口壁面に付着した貝を除去する場合、先ず貝の群生部分にドーム状殻体を宛って貝の群生部分に被せて、ノズルからドーム状殻体内に高圧ウォータージェットを噴射する。この場合、複数のノズルを並べて設置しておけば、ドーム状殻体内に高圧ウォータージェットを噴射したとき、激しいキャビテーションを伴うウォータージェットの列が恰もスコップのように噴き出し、付着した貝のつけねの部分に当たり、貝を破壊することなく、根こそぎ取水口壁面からはがすことができる。はがされた貝は海水と共に吸引することにより、周囲の海水中に放出されることなく、回収ダクトを介して強制的に外部へ排出され、例えばスクリーンで海水と分離されて回収される。
【００１１】
並べて設置された複数のノズルから海水の高速ウォータージェットを噴射させると、このウォータージェットには激しいキャビテーションが発生する。キャビテーションからは強い衝撃圧が発生するので、ウォータージェットの噴射圧力をさほど高めなくても、群生しているムラサキイガイ、フジツボあるいはカキ等の貝類をつけ根からスコップで掘り起こすかのように除去することができる。キャビテーションの作用によれば、貝が付着していたコンクリートの壁面もきれいにクリーニングすることができるため、貝の付着によって生じる石灰状床座も除去されて、幼生が再付着しにくくなる。さらに、キャビテーションによる脱気のために、海水中の酸素濃度が局所的に下がり幼生の生存に不利な環境とすることが可能になる（貝の種類によっては、自己の死の直前に、種の保存のためか、いっきに大量に排卵するタイプがあり、このような挙動に対する効果である）。キャビテーションからは、高周波のノイズが放射される。これによっても、貝の幼生が忌避するので、再付着を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明では、ノズルと回収ダクトは、ドーム状殻体に取り付けられ且つ該ドーム状殻体の中心部を挟んで互いに反対側に配置されていることを特徴としている。このように構成すれば、ノズルからの高圧ウォータージェットによりはがされた貝を、回収ダクトで効率良く回収することができる。
【００１３】
また、本発明では、ノズルは、ウォータージェットとして海水を噴射することを特徴としている。このように構成すれば、取水路内の海水をそのまま利用でき、経済的である。
【００１４】
また、ウォータージェットを容易に作り出すために、ノズルには、ウォータージェットの噴出孔出口に拡大空洞部が設けられている。またノズルに、先端部分が平板状に形成され内部に高圧水が供給される高圧水供給部と、該高圧水供給部の先端部分に形成されたウォータージェットの噴出孔とを設けるようにしても、ウォータージェットを容易に作り出すことができる。
【００１６】
また、本発明では、ドーム状殻体は、潜水夫が手持ちで操作するか、もしくは構造物の壁面に沿って移動するロボットに搭載されることを特徴としている。ドーム状殻体をロボットに搭載したときは、監視カメラも並設しておけば、ロボットを遠隔操作する際に便利である。
【００１７】
また、海洋付着生物を除去する方法も本発明である。すなわち、本発明の海洋付着生物除去方法は、構造物の海水中に没した壁面部分に付着する海洋付着生物を海水中で除去する際に、前記構造物の壁面にドーム状殻体を宛って、壁面に付着の海洋付着生物に該ドーム状殻体を被せるとともに、前記ドーム状殻体の内部に高圧水を噴射して該ドーム状殻体内にキャビテーションを伴う噴流を作り出し、この噴流を海洋付着生物に当てることにより前記構造物の壁面から海洋付着生物を取り除き、その取り除いた海洋付着生物を海水と共に吸引して前記ドーム状殻体内から外部へ排出することを特徴としている
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１および図２は、本発明に係る海洋付着生物除去装置の構成を示しており、図１は縦断面図、図２は上方からの透視図である。除去装置の本体は、取水路壁面１４に群生する付着貝類１５に被せるドーム状殻体１３と、このドーム状殻体１３に取り付けられ複数本が一列に並べられたノズル本体１と、ドーム状殻体１３に固定され取水路壁面１４から取り除かれた貝１９を海水と共に吸引するための回収ダクト１７とから構成されている。ノズル本体１と回収ダクト１７は、ドーム状殻体１３の中心部を挟んで反対方向に配設されている。ノズル本体１からは、キャビテーションを伴う水中水噴流７が吹き出し、付着貝類１５の上方正面からではなく、貝類のつけ根すなわち付着貝類１５と取水路壁面１４の境界に衝突する。ノズル本体１は、図２に示すように８個設けられ、円弧状に曲げられたノズルマニホールド３７に一列に並べて取り付けられている。ノズルマニホールド３７には、高圧水供水管２０を通じて、高圧水２が導かれている。
【００１９】
また、ノズル本体１には、キャビテーションが促進するように工夫がなされている。図３および図４はその構造を断面図で示したものである。図３のノズル本体１には、高圧水供水管２０からの高圧水２が導かれる高圧水供給部３が設けられている。高圧水供給部３の先端部分には径収縮部４が設けられ、この径収縮部４の中央に噴出孔５が形成されている。そして噴出孔５の出口に、つり鐘型の拡大空洞部６が設けられている。
【００２０】
このように構成すると、拡大空洞部６の中で、キャビテーションを伴う水中水噴流７の周囲に該噴流７をとり囲むようにして循環渦８が形成される。この循環渦８は、噴流７に対して圧力変動を加え、さらにドーム状殻体１３内の海水からキャビテーションの気泡核を噴流７へ供給し、噴流７のキャビテーションを促進する。なお、図３において、１ａ，１ｂはノズル本体１に隣接するノズルの本体である。
【００２１】
図４のノズル本体１’にも、高圧水供水管２０からの高圧水２が導かれる高圧水供給部３が設けられている。この高圧水供給部３には、図３の場合とは異なり、先端部分に径収縮部が設けられていない。つまり高圧水供給部３の先端部分は平板状をなし、そのその先端部分の中央に噴出孔５が形成されている。
【００２２】
このように構成すると、噴出孔５において強い縮流１１が発生し、ここで生じた気泡核を噴流７’の中へ流入させることができる。すなわち、噴出孔５の出口付近では強い減圧作用によって、高圧水２の中に溶解していたガスが析出し、噴出孔５内の急激な加速流によって分裂し、小さな気泡となる。この気泡が、いわゆるキャビテーションの気泡核となって、噴流７’の中へ流入し、噴流７’におけるキャビテーションを発達させる。なお、図４のタイプのノズルは、図３に示したノズルに比べて、圧力損失が５％ほど大きくなる。
【００２３】
図５は、本発明の海洋付着生物除去装置の全体系統を模式的に描いたものである。その内部で高速の海水ジェットが吹き出して貝を回収するためのダクトを有するドーム状殻体１３を、潜水夫２９が手で持って、貝除去の作業を行っている。ドーム状殻体１３は、取水路壁面１４上に群生する付着貝類１５に被せられる。ドーム状殻体１３と高圧ホース２８の接続部には、図には示してないがレバー状のストッパ部材が設けられており、潜水夫２９が片手操作でジェットの噴射・停止を自在に行えるようになっている。このストッパ部材の操作にかかわらず、高圧水２を供給するための高圧ポンプ２７は、常時稼働されている。
【００２４】
作業用ホール３４を通じて取水路２３から海水１６が汲み上げポンプ２４によって汲み上げられ、リザーバタンク２５に一時貯えられる。リザーバタンク２５内の海水は、フィルタ２６で異物（海草やごみなど）が取り除かれた後、高圧ポンプ２７へ送られる。高圧ポンプ２７へ送られた海水は、ここで所定の圧力まで昇圧され、高圧ホース２８を通じて、ウォータージェット用の高圧水２としてドーム状殻体１３へ送給される。
【００２５】
そして、ドーム状殻体１３内にある海水は、取水路壁面１４から取り除かれた貝類と共に回収ポンプ３０によって吸引され、回収ダクト１７を通じて吸引水流１８として外部へ排出される。このとき、貝類はスクリーン３１で回収され、スクリーン３１を通過した海水は、バッファタンク３２に貯められた後、海水戻しライン３３を通じて取水路２３内の海水１６中へ戻される。
【００２６】
図６は、本発明に係る海洋付着生物除去装置において、ウォータージェットを噴射して、取水路壁面に付着して群生する貝類１５を除去する様子を描いたものである。ノズル本体１に供給された高圧水２は、ノズル本体１から高速で吹き出し、激しいキャビテーションを伴う水中水噴流７となって、取水路壁面１４上の付着貝類１５の「つけ根」に衝突する。ノズル本体１における噴出孔出口と、この「つけ根」部との間の噴流軸方向距離をここではスタンドオフ距離Ｘｓと称するが、このスタンドオフ距離Ｘｓが「第２ピーク」相当の距離になるように、ノズル本体１の位置を設定する。「第２ピーク」は、図中に衝撃圧分布を挿入して描いたように、噴流内において最も活発にキャビテーションが発達する領域であって、噴流７が衝突する部位には強い衝撃力が生じる。そのため、取水路壁面１４上に群生する貝類１５は、あたかもスコップで根こそぎにされるような状態で、取水路壁面１４から引きはがされる。なお、図６において、３５は第１ピーク、３６は第２ピークである。
【００２７】
このようにしてはがされた貝類１５は、ドーム状殻体１３内で瞬間的に浮遊する状態となるが、図７に示すように、回収ダクト１７を通じて、海水とともに矢印Ａ方向に吸引されて系外へ排出される。ここで、回収ダクト１７の内径Ｄは、貝の最大長軸径Ｌsの２.５倍以上と十分に大きくしているため、回収ダクト１７が貝で閉塞することはない。
【００２８】
図８は、従来技術と本発明における作業時間ｔを比較したものである。潜水夫が従来のスクレーパを用いる操作をした場合と、同様に潜水夫が本発明の海洋付着生物除去装置を操作した場合とを比べた。縦軸における作業時間ｔは、スクレーパによる除去・回収に要する差長時間ｔ＊で割ることで無次元化した。
【００２９】
図から分かるように、本発明の方が、１／３近くまで作業時間を短縮することができる。このように取水口の作業時間を短縮できれば、清掃に要するコストを圧縮することが可能であり、火力や原子力にかかわらず海水を冷却水として利用する発電所の効率的運用に寄与するところ大である。
【００３０】
なお、本実施の形態では取水路壁面に付着した貝類の除去について説明してきたが、本発明はこれに限らず、貝類以外の海洋付着生物の除去にも適用できる。また、船底などに付着した海洋付着生物の除去にも適用できる。
【００３１】
また、本発明の海洋付着生物除去装置は、図８のように潜水夫２９がドーム状殻体１３を手に持って操作するだけでなく、取水路壁面１４に沿って海水中を移動できるロボットにドーム状殻体１３を搭載することにより、ドーム状殻体１３を取水路壁面１４へ宛う操作を遠隔で行うこともできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ウォータージェットをドーム状殻体内に噴射して海洋付着生物を構造物壁面から取り除くとともに、取り除いた海洋付着生物を回収ダクトを介して回収するので、海洋付着生物の除去作業を効率良く進めることができる。
【００３３】
また、ロボットに搭載した場合は、ドーム状殻体を駆動操作するために機構以外は動的な機械部品が少ないので、損耗等による事故や性能低下が無く、装置の信頼性および耐久性の向上を図ることができる。
【００３４】
さらに、キャビテーションから放射される高周波ノイズを貝類の幼生が激しく忌避するため、貝類の再付着や成長を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の海洋付着生物除去装置の縦断面図である。
【図２】図１の海洋付着物除去装置を上方からの見た場合の透視図である。
【図３】ノズル先端の構成図である。
【図４】他の例によるノズル先端の構成図である。
【図５】本発明の海洋付着生物除去装置の全体系統を示した図である。
【図６】本発明の海洋付着生物除去装置における付着貝類除去のメカニズムを説明した図である。
【図７】除去した貝類の回収メカニズムを説明した図である。
【図８】従来技術と本発明における作業時間を比較した図である。
【符号の説明】
１  ノズル本体
２  高圧水
３  高圧水供給部
４  径収縮部
５  噴出孔
６  拡大空洞部
７  キャビテーションを伴う水中水噴流
８  循環渦
１１  縮流
１３  ドーム状殻体
１４  取水路壁面
１５  付着貝類
１７  回収ダクト
１８  吸引水流
１９  はがされた貝
２０  高圧水供給管
３７  ノズルマニホールド
【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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