(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン製部材と鋼製部材とを有する熱交換機器の海水側表面において酸素を発生させて、この熱交換機器の海水側表面における海水生物の着生を抑制する防汚装置を備えた熱交換機器において、
前記熱交換機器の海水側表面に絶縁性接着剤を介して前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ設けられた陽極形成部材と、
前記陽極形成部材に被覆された電気化学的に活性で安定な電気的触媒と、
前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ海水に接触するように設置された導電体と、
正極が前記陽極形成部材または前記電気的触媒に接続され、負極が前記導電体に接続され、自動電位制御部を内蔵する外部直流電源と、
を備え、
前記外部直流電源は、前記正極と前記負極との間の電位が海水中で塩素の発生を抑制しつつ酸素を発生させる値に設定されている
ことを特徴とする防汚装置を備えた熱交換機器。
【請求項２】
チタン製部材と鋼製部材とを有する熱交換機器の海水側ゴムライニング表面において酸素を発生させて、この熱交換機器のゴムライニング表面における海水生物の着生を抑制する防汚装置を備えた熱交換機器において、
前記熱交換機器の海水側ゴムライニング表面に絶縁性接着剤を介して前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ設けられた陽極形成部材と、
前記陽極形成部材に被覆された電気化学的に活性で安定な電気的触媒と、
前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ海水に接触するように設置された導電体と、
正極が前記陽極形成部材または前記電気的触媒に接続され、負極が前記導電体に接続され、自動電位制御部を内蔵する外部直流電源と、
を備え、
前記外部直流電源は、前記正極と前記負極との間の電位が海水中で塩素の発生を抑制しつつ酸素を発生させる値に設定されている
ことを特徴とする防汚装置を備えた熱交換機器。
【請求項３】
前記電気的触媒は、白金またはその酸化物、あるいは、コバルトの酸化物からなる単一体、混晶体または複合体のいずれか一種であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の防汚装置を備えた熱交換機器。
【請求項４】
前記陽極形成部材は、複数枚に分割されて形成されたチタンシートであり、
隣接するチタンシート同士の導通を確保するための導通テープが設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の防汚装置を備えた熱交換機器。
【請求項５】
前記絶縁性接着剤は、海水温度が０〜５０℃で安定した接着強度を有する変性シリコーンポリマーとエポキシ樹脂を主成分とした弾力性接着剤である
ことを特徴とする請求項１に記載の防汚装置を備えた熱交換機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水と接する構造物の海水側表面への海生生物の付着を防止する防汚装置及び当該防汚装置を備えた熱交換機器に関し、特に、海水と接する構造物の海水側表面に電気的触媒を設け、電気的触媒から酸素を発生させて海生生物の付着を防止する防汚装置及び当該防汚装置を備えた熱交換機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水を冷却水として取水する発電所においては、熱交換器伝熱管の入口や出口の管板に、イガイ、フジツボ、ヒドロ虫或いは海藻類等（海生生物と称する）が付着することがある。これらの海生生物は、伝熱管の管端部を塞いで洗浄用スポンジの通過障害になったり、伝熱管内面を閉塞したりする。このため発電所は、これらの除去作業のためにしばしば操業の停止を余儀なくされている。これらの海生生物は、銅合金製の管板や伝熱管よりも、耐海水性のチタン製の管板や伝熱管に付着しやすい。
【０００３】
また、ゴムライニングされている鋼製の水室においては、ストレーナーの網を通り抜けた幼生の海生生物が着生し、成育し、脱落を繰返す。このことは、冷却用伝熱管内面を閉塞させる。
【０００４】
これら海生生物の駆除や付着防止（以下防汚と称する）のため、塩素や塩素化合物の環境海水中への投入、毒性イオン生成顔料含有防汚塗料の塗布、海水電解による塩素や銅などの毒性イオンの生成等の手段が行われている。
【０００５】
これらの方法は有効な防汚機能を発揮するが、大量の海水環境にあってはその量や濃度の管理が容易でなく、確実な防汚効果を期待するため過大濃度になりやすい。その結果、環境汚染の原因になる可能性が高く、今日ではそのような手段の使用は禁止或いは抑制の方向にある。
【０００６】
無公害、無毒性の防汚対策も、最近多くの研究者や技術者によって開発が進められている。例えば、シリコーン系防汚塗料は、無公害で無毒生であるが防汚効果がある。しかしながら、シリコーン系防汚塗料は、貝殻等の異物の接触により防汚寿命が短くなること、施工コストが高いこと、大面積の対象物や既存の施設への簡単容易な施工手段がないこと、海水の流れを止めると防汚効果が減少すること等の欠点のため、広く実用化されるには至っていない。
【０００７】
また、特公平０１−４６５９５号公報には、別の方法が記載されている。この方法は、水や海水と接するチタン製熱交換器等の表面に、主として白金族金属の混晶或いはこれらの金属の酸化物との混合物からなる電気的触媒皮膜を形成し、これを陽極として電解し、塩素ガスを実質的に発生させないで十分な酸素を発生させることにより、水中の生物及びスケールの沈積を抑制するという方法である。
【０００８】
しかしながらこの方法は、水や海水と接するチタン製構造部材の表面に電気的触媒を形成し陽極として作用させるため、チタン製構造部材と導通している熱交換器を構成する他の金属部材（例えば、水室或いは導水管などは通常鋼製でゴムライニング等が施されている）も陽極的に負荷される。従って、万一ゴムライニング等が何らかの理由で破損した場合、この破損部から流出電流が生じ、チタン材以外の構成金属部材が異常腐食してしまう。
【０００９】
さらにこの方法は、電気的触媒の触媒活性のための処理において、３５０〜４５０°で数時間の電気抵抗加熱処理等を実施するので、その際の発生熱や熱応力等による構造物の損傷が懸念され、かつコストが膨大になる。従ってこの方法も、広く実用化されるには至っていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術である特公平０１−４６５９５号公報に記載の技術は、前述のように、熱交換器を構成するチタン製部材に電気的触媒を直接被覆した上で、電気抵抗加熱等により、３５０〜４５０℃で数時間の加熱処理を行い熱活性化処理を施して陽極とするので、発生熱や熱応力等による構造物の損傷が懸念され、かつコストが膨大になっている。
【００１１】
また、通常チタン製熱交換器であっても、チタン製部材が使用されている所は伝熱管や管板に限定され、本体胴や水室、熱交換器へ海水を導く導水管や海水を海へ戻す放水管等は鋼製である。鋼製の水室、導水管、放水管などは電気的にチタン製部材と導通しているので、海水と接触するとガルバニ腐食を起こし、鋼が激しく腐食される。従って、海水と接触する鋼材表面は、腐食防止のためにゴムライニング等が施工されている。
【００１２】
万一ゴムライニング等が破損した場合には、鋼製部材を電気的に鋼材の防食電位まで下げる陰極防食法を採用して鋼製部材と導通しているチタン製部材を陰極的に負荷する必要があるが、前記公報記載の技術ではチタン製部材を陽極としているので、それに導通している鋼製の水室、導水管、放水管も陽極的に負荷されており、原理上陰極防食法が採用できず、破損部から流出電流が生じて鋼製材が異常腐食を起こしてしまう。
【００１３】
本発明の目的は、熱交換器のチタン管板面等に、電気抵抗加熱等の熱を加えることなく容易に電気的触媒を設け、かつ、チタン管板等の熱交換器構造部材と電気的に絶縁することによって、万一金属部材に設けられたゴムライニング等が何らかの理由で破損した場合でも陰極防食法を採用し破損部における金属部材の異常腐食を防止することができる防汚装置及び当該防汚装置を備えた熱交換機器を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、海水に接する構造物の海水側表面において酸素を発生させて、構造物の海水側表面における海生生物の着生を抑制する防汚装置において、海水に接する構造物の海水側表面に絶縁性接着剤を介して設けられた陽極形成部材と、陽極形成部材に被覆された電気化学的に活性で安定な電気的触媒と、海水に接触するように設置された導電体と、正極が陽極形成部材または電気的触媒に接続され、負極が導電体に接続され、自動電位制御部を内蔵する外部直流電源と、を備え、外部直流電源は、正極と負極との間の電位が海水中で塩素の発生を抑制しつつ酸素を発生させる値に設定されていることを特徴とする海水に接する構造物の防汚装置である。
【００１５】
本発明によれば、予め電気的触媒を被覆した陽極形成部材を、絶縁性接着剤によって常温で容易に構造物の海水側表面に接着できるため、熱応力等による構造物の損傷の懸念がなく、かつ、絶縁材接着剤が介在するため、例えばチタン管板等の構造物との電気的絶縁が達成され、チタン管板等と導通する金属部材を保護するゴムライニング等が何らかの理由で破損した場合でも破損部における金属部材の異常腐食を防止することができる。
【００１６】
また本発明は、海水に接する構造物の海水側絶縁部において酸素を発生させて、構造物の海水側絶縁部における海生生物の着生を抑制する防汚装置において、海水に接する構造物の海水側絶縁部に設けられた陽極形成部材と、陽極形成部材に被覆された電気化学的に活性で安定な電気的触媒と、海水に接触するように設置された導電体と、正極が陽極形成部材または電気的触媒に接続され、負極が導電体に接続され、自動電位制御部を内蔵する外部直流電源と、を備え、外部直流電源は、正極と負極との間の電位が海水中で塩素の発生を抑制しつつ酸素を発生させる値に設定されていることを特徴とする海水に接する構造物の防汚装置である。
【００１７】
本発明によれば、構造物の海水側絶縁部においても、塩素の発生を抑制しながら酸素を発生させることができ、海生生物の付着を防止することが出来る。
更に、本発明は、チタン製部材と鋼製部材とを有する熱交換機器の海水側表面において酸素を発生させて、この熱交換機器の海水側表面における海水生物の着生を抑制する防汚装置を備えた熱交換機器において、前記熱交換機器の海水側表面に絶縁性接着剤を介して前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ設けられた陽極形成部材と、前記陽極形成部材に被覆された電気化学的に活性で安定な電気的触媒と、前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ海水に接触するように設置された導電体と、正極が前記陽極形成部材または前記電気的触媒に接続され、負極が前記導電体に接続され、自動電位制御部を内蔵する外部直流電源と、を備え、前記外部直流電源は、前記正極と前記負極との間の電位が海水中で塩素の発生を抑制しつつ酸素を発生させる値に設定されていることを特徴とする防汚装置を備えた熱交換機器である。
あるいは、本発明は、チタン製部材と鋼製部材とを有する熱交換機器の海水側ゴムライニング表面において酸素を発生させて、この熱交換機器のゴムライニング表面における海水生物の着生を抑制する防汚装置を備えた熱交換機器において、前記熱交換機器の海水側ゴムライニング表面に絶縁性接着剤を介して前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ設けられた陽極形成部材と、前記陽極形成部材に被覆された電気化学的に活性で安定な電気的触媒と、前記熱交換機器とは電気的に絶縁されつつ海水に接触するように設置された導電体と、正極が前記陽極形成部材または前記電気的触媒に接続され、負極が前記導電体に接続され、自動電位制御部を内蔵する外部直流電源と、を備え、前記外部直流電源は、前記正極と前記負極との間の電位が海水中で塩素の発生を抑制しつつ酸素を発生させる値に設定されていることを特徴とする防汚装置を備えた熱交換機器である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態による海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器を示す概略図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態では、海水に接する構造物の防汚装置２０は、海水１５に接するチタン製熱交換器１（構造物）の海水１５側表面において、酸素を発生させて、熱交換器１の海水１５側表面における海生生物の着生を抑制する防汚装置である。
【００２０】
熱交換器１は、複数のチタン製伝熱管１ｂと、複数のチタン製伝熱管１ｂを支えるチタン製管板１ａとを有している。図１に示すように、熱交換器１の海水１５側には、内面にゴムライニング１１が形成された水室１０が形成されている。
【００２１】
防汚装置２０は、熱交換器１の海水１５側表面の略全面に絶縁性接着剤６を介して取付けられた絶縁シート５を有している。絶縁シート５の上面には、絶縁性接着剤６を介して厚さが０．１〜０．３ｍｍのパネル状チタンシート４（陽極形成部材）が略全面に取付けられている。
【００２２】
絶縁性接着剤６は、変性シリコーンポリマーとエポキシ樹脂を主成分とした高機能弾力性接着剤である。この接着剤は、高い絶縁性を有するとともに、海水温度が０〜５０℃で安定した接着強度を有する。
【００２３】
絶縁シート５及びパネル状チタンシート４は、図１に示すように、複数のチタン製伝熱管１ｂの管径に対応する複数の開孔を有している。
【００２４】
パネル状チタンシート４の上面側には、予め触媒被覆処理によって被覆され、電気抵抗加熱等で３５０〜４５０℃で数時間加熱処理を行って熱活性化処理された、電気化学的に活性で安定な電気的触媒３が設けられている。電気的触媒３は、具体的には、白金系金属または白金系金属酸化物であるか、あるいは、コバルトまたはマンガンの酸化物からなる単一体、混晶体または複合体である。
【００２５】
また、ゴムライニング１１から海水１５側に向かって、導電体８が突出して設けられている。同様に、照合電極１２も突出して設けられている。
【００２６】
防汚装置２０は、更に外部直流電源７を有しており、その正極７ａはパネル状チタンシート４に接続され、負極は導電体８に接続され、照合極７ｒは照合電極１２に接続されている。外部直流電源７は、自動電位制御部７ｃを内蔵しており、正極７ａと負極７ｂとの間に形成される通電回路の電位が海水１５中で塩素の発生を抑制しつつ酸素を発生させる値に設定されている。この値は、具体的には、海水電解で塩素が発生するＳＣＥ基準電位１．１３Ｖより低く、かつ標準海水における酸素発生電位０．５２Ｖより高い値である。なお、照合電極１２はチタンシート４の電位をモニターして自動電位制御部７ｃのデータとして用いられている。
【００２７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２８】
陽極として機能するパネル状チタンシート４すなわち電気的触媒３の電位が、外部直流電源７により０．５２Ｖから１．１３Ｖの範囲に保持される。これにより電気的触媒３の表面から、塩素の発生が抑制されながら酸素が発生する。従って、海生生物の付着を防止することが出来る。
【００２９】
本実施の形態によれば、予め電気的触媒３を被覆したパネル状チタンシート４を、絶縁性接着剤６によって絶縁シート５を介して、常温で容易に熱交換器１の海水１５側表面に接着できる。このため、熱応力等による熱交換器１の損傷の懸念がなく、かつ、絶縁材接着剤６及び絶縁シート５が介在するため、チタン管板１ａ等とパネル状チタンシート４との電気的絶縁が達成され、チタン管板１ａと電気的に導通する金属部材の異常腐食を防止することができる。
【００３０】
また本実施の形態によれば、電気的触媒３が、白金系金属または白金系金属酸化物であるか、あるいは、コバルトまたはマンガンの酸化物からなる単一体、混晶体または複合体であるため、電極としての活性化が図られると共に、溶出量が最小に抑えられる。これにより、長時間安定した酸素発生を実現できる。この効果は、特に陽極電流密度が３Ａ／ｍ2 以下の範囲で顕著である。
【００３１】
また本実施の形態によれば、絶縁性接着剤６が、海水温度０〜５０℃で安定した接着強度を有する変性シリコーンポリマーとエポキシ樹脂を主成分とした高機能弾力性接着剤であるため、安定で耐久性のある接着強度を得ることができるとともに、その弾力性によって異物等の衝突に対する耐久性も高い。
【００３２】
なお、陽極電位は、陽極表面の電流密度の関数であり、電流密度が大きくなるほど電位は高くなり、それにつれて酸素の発生量も比例して大きくなる。すなわち、陽極の電位をより１．１３Ｖに近く維持すれば、塩素が生成することなく、また海生生物を死滅させることもなく、無公害な環境に優しい効果的な防汚が実現できる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施の形態の海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器の構成を図２に示す。図２に示すように、本実施の形態では、海水に接する構造物の防汚装置２０は、絶縁シート５が設けられず、熱交換器１の海水１５側表面に絶縁性接着剤６のみを介してパネル状チタンシート４が取付けられている。その他は、図１に示す第１の実施の形態と同様の構成である。第２の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態のように、絶縁シート５を設けなくとも、絶縁性接着剤６による絶縁作用が十分であれば、チタン管板１ａ等とパネル状チタンシート４との電気的絶縁が達成され、チタン管板１ａ等に電気的に導通する金属部材の異常腐食を防止することができる。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施の形態の海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器の構成を図３に示す。図３に示すように、本実施の形態では、海水に接する構造物の防汚装置２０は、パネル状チタンシート４が、幅が１ｍ以下の帯状シート部材から取付ける管板１ａの大きさに応じて裁断されて分割形成され、管板１ａに絶縁性接着剤６を介して貼合わされるとともに、隣接するパネル状チタンシート４同士の電気導通を確保するための導通テープ９が設けられている。
【００３６】
その他の構成は、図２に示す第２の実施の形態と同様の構成である。第３の実施の形態において、図２に示す第２の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
導通テープ９は、パネル状チタンシート４と同材であることが好ましい。
【００３８】
本実施の形態によれば、予め工場等でチタンシート４に触媒被覆処理し、電気抵抗加熱等で３５０〜４５０℃で数時間加熱処理を行って熱活性化処理を施し、伝熱管１ｂのための開孔処理等を行った上で、チタンシート４を現地に運ぶ事ができる。特に、チタンシート４の厚さが０．１〜０．３mmで、幅が１ｍ以下であるので、チタンシート４をコイル状に巻くことが可能であり、通常の内径が６００ｍｍ程度のマンホールから挿入して取付け施工を行うことが可能である。なお、隣接するパネル状チタンシート４同士の電気的導通は、導通テープ９により確保される。
【００３９】
次に、本発明の第４の実施の形態の海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器の構成を図４に示す。図４に示すように、本実施の形態では、海水に接する構造物の防汚装置２０は、海水１５の流入側及び放出側の水室１０に設けたゴムライニング１１（構造物）の海水１５側表面において、酸素を発生させて、海生生物の着生を抑制する防汚装置である。
【００４０】
防汚装置２０は、ゴムライニング１１の海水１５側表面に、接着剤１６を介して厚さが０．１〜０．３ｍｍのパネル状チタンシート４（陽極形成部材）が取付けられている。接着剤１６は、絶縁性を有する必要がない。また、パネル状チタンシート４が複数枚に分割されて形成されている場合には、図２に示したような導通テープ９を用いることが好ましい。
【００４１】
その他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同様の構成である。第４の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
本実施の形態によれば、絶縁体であるゴムライニング１１に設けられた電気的触媒３の表面から、塩素の発生が抑制されながら酸素が発生する。従って、絶縁体であるゴムライニング１１の海水１５側表面においても、海生生物の付着を防止することが出来る。
【００４３】
次に、本発明の第５の実施の形態の海水に接する構造物の防汚装置の構成を図５に示す。図５に示すように、本実施の形態の海水に接する構造物の防汚装置２０は、冷却用海水取入れコンクリート製取水路１４（構造物）の海水１５側表面において酸素を発生させて海生生物の着生を抑制する防汚装置であり、導電体８が冷却用海水取入れコンクリート製取水路１４の補強用鉄筋（一部が海水１５と接触している）として形成されている他は、図４に示す第４の実施の形態と同様の構成である。第５の実施の形態において、図４に示す第４の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態によれば、絶縁体である冷却用海水取入れコンクリート製取水路１４の海水１５側表面に設けられた電気的触媒３の表面から、塩素の発生が抑制されながら酸素が発生する。従って、絶縁体である冷却用海水取入れコンクリート製取水路１４の海水１５側表面においても、海生生物の付着を防止することが出来る。
【００４５】
なお、パネル状チタンシート４は、ゴムライニング１１、冷却用海水取入れコンクリート製取水路１４の他、樹脂材などの種々の絶縁体部分に設けることができることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、予め電気的触媒を被覆した陽極形成部材を、接着剤によって構造物の海水側表面に接着することにより、取付施工が容易で、無公害で防汚効果が高く、かつ構造物の金属部材の異常腐食を抑制することが可能な防汚装置及び当該防汚装置を備えた熱交換機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器を示す概略図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器を示す概略図。
【図３】本発明の第３の実施の形態による海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器を示す概略図。
【図４】本発明の第４の実施の形態による海水に接する構造物の防汚装置を備えた熱交換機器を示す概略図。
【図５】本発明の第５の実施の形態による海水に接する構造物の防汚装置を示す概略図。
【符号の説明】
１  熱交換器
１ａ  管板
１ｂ  伝熱管
３  電気的触媒
４  パネル状チタンシート
５  絶縁シート
６  絶縁性接着剤
７  外部直流電源
７ａ  正極
７ｂ  負極
７ｒ  照合極
７ｃ  自動電位制御部
８  導電体
９  導電テープ
１０  水室
１１  ゴムライニング
１２  照合電極
１４  冷却用海水取入れコンクリート製取水路
１５  海水
１６  接着剤
【図１】
0003769394.tif 000002
【図２】
0003769394.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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