明 細 書 海水に接する構造物の防汚装置 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に関する。 背 景 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、 ィガイ、 フジヅボ、 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。
また、 ゴムライニングされている鋼製の水室においては、 ストレーナ一の網を 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。
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。
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。
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。
また、 特公平 0 1— 4 6 5 9 5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 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、 万一ゴムライ二 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。
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、 3 5 0〜 4 5 0 ° で数時間の電気抵抗加熱処理等を実施するので、 その際の発生熱ゃ熱応 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。 発 明 の 要 旨
先行技術である特公平 0 1— 4 6 5 9 5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、 3 5 0〜4 5 0 °C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。
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二腐食を起こし、 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。
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。
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を提供することにある。
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。
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 よつ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。
海水に接する構造物の海水側表面と陽極形成部材との間に、 絶縁シートが設け られていることが好ましい。
電気的触媒は、 白金系金属または白金系金属酸化物、 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のいずれか一種である ことが好ましい。
陽極形成部材は、 チタン部材、 特にチタンシートであることが好ましい。 この 場合、 チタンシートは、 厚さが 0 . 1〜0 . 3 mmでコイル状に卷付けることが 可能であることが好ましい。 また、 チタンシートは、 複数枚に分割されて形成さ れており、 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 られていることが好ましい。
絶縁性接着剤は、 海水温度が 0〜 5 0 °Cで安定した接着強度を有する変性シリ コ一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が好まし レヽ
海水に接する構造物が、 複数のチタン製伝熱管と、 複数のチタン製伝熱管を支 えるチタン製管板とを有するチタン製熱交換器である場合、 陽極形成部材は、 複 数のチタン製伝熱管の管径に対応する複数の開孔を有していることが好ましい。 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。 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。
この場合も、 電気的触媒は、 白金系金属または白金系金属酸化物、 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のいずれ か一種であることが好ましい。
同様に、 陽極形成部材は、 チタン部材、 特にチタンシートであることが好まし レ 。 この場合、 チタンシートは、 厚さが 0 . 1〜0 . 3 mmでコイル状に巻付け ることが可能であることが好ましい。 また、 チタンシートは、 複数枚に分割され て形成されており、 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一 プが設けられていることが好ましい。
海水に接する構造物の海水側絶縁部は、 ゴム系或いは樹脂系のライニングが施 された壁面であり得る。
海水に接する構造物が、 コンクリー卜製構造物である場合、 導電体が、 コンク リート構造物用の補強用鉄筋として形成されていることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明による海水に接する構造物の防汚装置の第 1の実施の形態を示 す概略図である。
図 2は、 本発明による海水に接する構造物の防汚装置の第 2の実施の形態を示 す概略図である。
図 3は、 本発明による海水に接する構造物の防汚装置の第 3の実施の形態を示 す概略図である。
図 4は、 本発明による海水に接する構造物の防汚装置の第 4の実施の形態を示 す概略図である。
図 5は、 本発明による海水に接する構造物の防汚装置の第 5の実施の形態を示 す概略図である。 発明を実施するための最良の形態
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。
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の実施の形態の海水に接する構 造物の防汚装置 2 0は、 海水 1 5に接するチタン製熱交換器 1 (構造物) の海水 1 5側表面において、 酸素を発生させて、 熱交換器 1の海水 1 5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。
熱交換器 1は、 複数のチタン製伝熱管 l bと、 複数のチタン製伝熱管 1 bを支 えるチタン製管板 1 aとを有している。 図 1に示すように、 熱交換器 1の海水 1 5側には、 内面にゴムライニング 1 1が形成された水室 1 0が形成されている。 防汚装置 2 0は、 熱交換器 1の海水 1 5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 . 3 mm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。
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〜 5 0 °Cで安定した接着強度を有する。
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 1 bの管径に対応する複数の開孔を有している。
パネル状チタンシー卜 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 3 5 0〜4 5 0 °C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。
また、 ゴムライニング 1 1から海水 1 5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 1 2も突出して設けられている。
防汚装置 2 0は、 更に外部直流電源 7を有しており、 その正極 7 a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 7 rは照合電極 1 2に接続されている。 外部直流電源 7は、 自動電位制御部 7 cを内蔵しており、 正極 7 aと負極 7 bとの間に形成される通電回路の電位が海水 1 5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 S C E基準電位 1 . 1 3 Vより低く、 かつ標準海水に おける酸素発生電位 0 . 5 2 Vより高い値である。 なお、 照合電極 1 2はチタン シ一ト 4の電位をモニターして自動電位制御部 7 cのデ一夕として用いられてい る
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。
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 . 5 2 Vから 1 . 1 3 V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。 従つ て、 海生生物の付着を防止することが出来る。
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一ト 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 1 5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 1 a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、 チ夕ン管板 1 a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。
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 3 A/m 2以下の範囲で顕著である。
また本実施の形態によれば、 絶縁性接着剤 6が、 海水温度 0〜5 0 °C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。
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 . 1 3 V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。
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の構成を図 2に示す。 図 2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 2 0は、 絶縁シート 5が設けられず、 熱交換器 1の海水 1 5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。 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 1 a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 1 a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。
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の構成を図 3に示す。 図 3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 2 0は、 パネル状チタンシート 4が、 幅が l m以下の帯状シート部材から取付け る管板 1 aの大きさに応じて裁断されて分割形成され、 管板 1 a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一ト 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。
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。
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。 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 3 5 0〜4 5 0 °Cで数時間加熱処理を行って熱活性化処理を施し、 伝熱管 1 b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 . 3 mmで、 幅が l m以下 であるので、 チタンシート 4をコイル状に卷くことが可能であり、 通常の内径が 6 0 0 mm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。
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の構成を図 4に示す。 図 4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 2 0は、 海水 1 5の流入側及び放出側の水室 1 0に設けたゴムライニング 1 1 (構造物) の海水 1 5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。
防汚装置 2 0は、 ゴムライニング 1 1の海水 1 5側表面に、 接着剤 1 6を介し
て厚さが 0 . 1〜0 . 3 mm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 1 6は、 絶縁性を有する必要がない。 また、 パネル状チタ ンシ一ト 4が複数枚に分割されて形成されている場合には、 図 3に示したような 導通テープ 9を用いることが好ましい。
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。
本実施の形態によれば、 絶縁体であるゴムライニング 1 1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 1 1の海水 1 5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。
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 2 0は、 冷却用海水取入れコンクリート製取水路 1 4 (構造物) の海水 1 5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 1 4の補強用鉄筋 (一部が海水 1 5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。
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 1 4の海水 1 5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一 ト製取水路 1 4の海水 1 5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。
なお、 パネル状チタンシート 4は、 ゴムライニング 1 1、 冷却用海水取入れコ ンクリート製取水路 1 4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。