JP2012136856A - 生物付着防止方法及び生物付着防止装置及びゲート装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人手作業によることがなく、効果的に構造物への水生生物の付着を防止する。
【解決手段】付着物除去対象面４ａに超音波を照射する超音波発振ユニット１６と、該超音波発振ユニットを前記付着物除去対象面と平行に移動可能に支持する超音波発振ユニット支持部７，８，１１，１２，１４，１５と、前記超音波発振ユニットを前記超音波発振ユニット支持部を介して前記付着物除去対象面全面にスキャンさせる超音波発振ユニット移動駆動部１７，１８，１９，２１，２２と、前記超音波発振ユニットと前記超音波発振ユニット移動駆動部とを駆動制御する制御装置２５を具備し、該制御装置は前記付着物除去対象面に付着した水生生物がスライム状態から藻類の付着の状態で、超音波が付着物除去対象面全面をスキャンする様に前記超音波発振ユニット移動駆動部を制御する様にした。
【選択図】図２

Description

本発明は淡水中、海水中、汽水域に浸漬した水門等の構造物に対して、生物が付着することを防止する生物付着防止方法及び生物付着防止装置及びゲート装置に関するものである。

淡水中、海水中、汽水域に浸漬して建設される水門等の構造物には、ふじつぼ等の水生生物が付着する。

水生生物が付着すると、外観を損い、定期的に、或は付着状態に応じて水生生物を除去する必要がある。例えば、水門の扉体にふじつぼ等の水生生物が付着すると、扉体の開閉の際、扉体ガイド等他の構造物と干渉し、開閉に支障が生じる場合があり、或は水生生物の付着で、外観を損ってしまう。この為、水生生物の除去が必要となる。従来、水生生物の除去は人手作業により行っている。

従来の水生生物の除去は、水生生物を人手作業で掻取る或は剥離する等、物理的に除去しているので、扉体が塗装されている場合は、塗装被膜を傷つけてしまい、除去後再塗装が必要となる。

この為、水生生物の除去は長い工期を必要とすると共に扉体の再塗装を伴い、コストの掛る保守作業となっている。

尚、特許文献１、特許文献２には超音波を用いて、構造物への水生生物の付着を防止することが示されている。

特開平８−９２９３３号公報 特開２０００−５４３３９号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、人手作業によることがなく、効果的に構造物への水生生物の付着を防止する。

本発明は、付着物除去対象面に付着する水生生物がスライム状態から藻類の付着の状態で、前記付着物除去対象面に超音波を照射し、水生生物を除去する生物付着防止方法に係るものである。

又本発明は、水生生物がスライム状態で、前記付着物除去対象面に超音波を照射して水生生物を除去する生物付着防止方法に係るものである。

又本発明は、付着物除去対象面に超音波を照射する超音波発振ユニットと、該超音波発振ユニットを前記付着物除去対象面と平行に移動可能に支持する超音波発振ユニット支持部と、前記超音波発振ユニットを前記超音波発振ユニット支持部を介して前記付着物除去対象面全面にスキャンさせる超音波発振ユニット移動駆動部と、前記超音波発振ユニットと前記超音波発振ユニット移動駆動部とを駆動制御する制御装置を具備し、該制御装置は前記付着物除去対象面に付着した水生生物がスライム状態から藻類の付着の状態で、超音波が付着物除去対象面全面をスキャンする様に前記超音波発振ユニット移動駆動部を制御する様にした生物付着防止装置に係るものである。

又本発明は、前記制御部は、前記付着物除去対象面の設置場所の季節変化に対応する生物付着状態のデータを具備し、該データに基づき前記超音波発振ユニットの超音波照射状態、前記超音波発振ユニット移動駆動部による前記超音波発振ユニットのスキャン状態を変更する生物付着防止装置に係るものである。

又本発明は、前記生物付着防止装置が扉体に設けられ、該生物付着防止装置により扉体表面の水生生物を除去する様構成したゲート装置に係るものである。

本発明によれば、付着物除去対象面に付着する水生生物がスライム状態から藻類の付着の状態で、前記付着物除去対象面に超音波を照射し、水生生物を除去するので、人手を要さず、確実に水生生物の除去が行え、メンテナンスコストの低減が図れる。

又本発明によれば、付着物除去対象面に超音波を照射する超音波発振ユニットと、該超音波発振ユニットを前記付着物除去対象面と平行に移動可能に支持する超音波発振ユニット支持部と、前記超音波発振ユニットを前記超音波発振ユニット支持部を介して前記付着物除去対象面全面にスキャンさせる超音波発振ユニット移動駆動部と、前記超音波発振ユニットと前記超音波発振ユニット移動駆動部とを駆動制御する制御装置を具備し、該制御装置は前記付着物除去対象面に付着した水生生物がスライム状態から藻類の付着の状態で、超音波が付着物除去対象面全面をスキャンする様に前記超音波発振ユニット移動駆動部を制御する様にしたので、人手を要さず、自動的に水生生物を確実に除去でき、メンテナンスコストの低減が図れる。

又本発明によれば、前記生物付着防止装置が扉体に設けられ、該生物付着防止装置により扉体表面の水生生物を除去する様構成したので、水生生物の除去を自動的に行え、ゲート装置のメンテナンスコストの低減が図れる等の優れた効果を発揮する。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれ季節と海生生物である幼生期プランクトンとの発生状態の関係を示すグラフである。 本発明に係る生物付着防止装置が実施されたゲート装置の斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

本発明の生物付着防止方法及び生物付着防止装置では、超音波を利用して構造物表面に付着した生成物を除去する。

先ず、淡水中、海水中、汽水域（以下、淡水、海水、汽水を総称する場合は単に水と表現する）に、例えば海中に浸漬された構造物、例えば扉体に海生生物が付着するプロセスは以下の通りである。

（１）第１段階（浸漬直後）：扉体表面に、水、イオンが吸着。
（２）第２段階（３０分前後）：扉体表面に有機物（タンパク質、多糖類）が付着。
（３）第３段階（１日前後）：バクテリアの着生、増殖（スライム層の形成）。
（４）第４段階（３日前後）：藻類の付着。
（５）第５段階（３日〜７日〜）：海生生物（ムラサキ貝、ふじつぼ等）の付着。

次に、上記第３段階から第５段階に相当する試験片を作製し、超音波の照射と洗浄効果を確認した。

尚、超音波の洗浄作用には、キャビテーションの衝撃波によって洗浄を行う低周波洗浄と、超音波によって水の分子を加速させ衝突させて洗浄を行う高周波洗浄とがある。ここで、低周波洗浄の場合の超音波の周波数は２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、更に、効果的にキャビテーションを発生させる周波数としては２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚである。

以下に説明する実験では、低周波洗浄の超音波の周波数を３５ｋＨｚ、高周波洗浄の超音波の周波数を５０ｋＨｚとした。

又、試験片に付着する海生生物に等価な付着物として油性ペイントをゾル状に塗布したもの、油性ペイントをゲル状に塗布したもの（上記第３段階、第４段階に相当）を使用し、第４段階としてはコケ類が付着したもの、第５段階としては、実際にふじつぼが付着したものを使用した。

付着物がゾル状、ゲル状の試験片に超音波を１００Ｗで、１０分間、２０分間、３０分間照射して、洗浄効果を確認した。

洗浄効果について、ゾル状、ゲル状の付着物に対して、超音波の周波数が３５ｋＨｚ、５０ｋＨｚといずれの場合も、２０分間の照射で略完全に除去できたが、ゾル状の付着物については５０ＫＨｚ（高周波）の超音波、ゲル状の付着物については３５ｋＨｚ（低周波）が効果的であることが分った。

次に、コケ類が付着した試験片については、５０ＫＨｚ（高周波）の超音波を１００Ｗで、１０分間、２０分間、３０分間照射して、洗浄効果を確認したが、１０分間で７０％、２０分間で９５％、３０分間で９５％の除去効果が確認できた。

又、第５段階のふじつぼが付着した試験片については、超音波の照射によって除去できないことを確認した。更に、上記条件で超音波を塗装した試験片に照射した場合、塗装被膜を傷つけないことが確認できた。

上記実験により、ゾル状、ゲル状の付着物、或は付着したコケ類に対し、超音波による除去が、塗装被膜を損傷させることなく可能であることが判明した。特に、付着物がゾル状、ゲル状である時に超音波を照射することがより効果的に除去できることも確認できた。

次に、実際の状況での超音波を照射した場合の海生生物の除去の効果を調べる為、付着物除去対象物を海中に浸漬し、超音波をスキャンしつつ連続照射した場合の生物付着状態を検証した。

尚、上記実験での結果を踏まえ、第３段階の生物付着状態（スライム状態）での超音波照射を行い、更に付着物除去対象物の表面でキャビテーションを起させる条件とした。

超音波照射条件の一例として、
周波数 ２８ｋＨｚ
照射面と超音波発振子との距離 ３００ｍｍ
スキャンスピード ５００ｍｍ／ｍｉｎ
スキャン回数 １回／日
出力 ４００Ｗ
とした。

上記実施条件で、超音波の照射による付着物除去を１ヶ月半（９月末〜１１月中旬迄）実施した結果、付着物除去対象物に生物が付着していないことが確認できた。

又、上記条件を設定する際に考慮した他の要因としては、照射面と超音波発振子との距離は小さい程除去効果は大きいが、３００ｍｍ以下とすると塗装被膜を損傷させる虞れがある。更に、１ｍ以上とすると、キャビテーションが起らず除去作用が低下する。

尚、付着物除去対象物がステンレス製で、塗装がされていない場合は、照射面と超音波発振子とはより接近させることが可能であり、照射面と超音波発振子との距離は５０ｍｍ程度とすることができる。尚、超音波発振子をスキャンさせる場合、レール、レールを走行する台車の精度、溶接痕等表面凹凸の為、５０ｍｍ程度が限度となる。

又、上記実施条件は一例であり、海生生物の付着状態は、主に場所、水質、水温によって変り、特に水温の影響が大きい。更に、場所、水質が同じでも、季節によって水温が変化するので、季節（水温）に応じて実施条件を設定することが好ましい。

図１は、季節の変移と、付着生物の初期段階である幼生期プランクトンの個体数の変移との関係を示している。図１中、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれ異なるプランクトンを表し、縦軸は個数、横軸は月を示している。

プランクトン毎に発生の差違はあるが、共通して５月〜１０月の間に多く発生しており、発生の状態は水温に関連すると思われる。尚、５月〜１０月の水温は、１５℃となっている。

次に、超音波照射により生物付着を防止する生物付着防止装置を図２を参照して説明する。

図２は、生物付着防止装置を水門のゲート装置に適用した場合の実施例を示している。図２に示されるゲート装置はローラゲートであり、図中、１は水門、２はゲート装置、３は水路を示している。

前記ゲート装置２は前記水路３を開閉する扉体４を有する。該扉体４の各側面には、ローラ５が上下に２個宛設けられ、該ローラ５は前記水門１に設けられた扉体ガイド溝６に転動自在に嵌合し、前記扉体４は前記扉体ガイド溝６にガイドされ、昇降可能に設けられており、前記扉体４は図示しない昇降装置によって昇降される様になっている。

前記扉体４の海水に臨接する面（以下、付着物除去対象面）４ａの上縁に沿って台車レール７が水平に、且つ前記扉体４の幅全長に亘って設けられ、下縁に沿って断面凹形状のガイドレール８が水平に、且つ前記扉体４の幅全長に亘って設けられている。

前記台車レール７には台車ローラ９を介して走行台車１１が走行自在に設けられている。該走行台車１１から走行ビーム１２が鉛直下方に延出し、該走行ビーム１２の下端には走行スライド１３が設けられ、該走行スライド１３は前記ガイドレール８に走行自在に嵌合している。

前記走行ビーム１２は、左右一対の縦支柱１４，１４と、該縦支柱１４，１４間に水平に掛渡され、上下方向には所定の間隔で設けられた超音波発振ユニット支持部材１５とを有し、該超音波発振ユニット支持部材１５の前記付着物除去対象面４ａに対向する面には超音波発振ユニット１６が設けられている。

該超音波発振ユニット１６は前記付着物除去対象面４ａに向って超音波を発振する超音波発振子（図示せず）を複数有し、更に複数の超音波発振子は、照射音軸（照射される超音波の中心軸）が上下方向に広がる様に設けられており、複数の超音波発振子から照射される超音波の集合は、上下に扇状に広がっている。従って、前記超音波発振ユニット１６は前記付着物除去対象面４ａに上下方向に所定幅で超音波を照射する様に構成されている。尚、前記超音波発振子が広角で超音波を発する場合、或は前記超音波発振ユニット１６の間隔を狭めた場合では、前記超音波発振ユニット１６は１つの超音波発振子を有するものであってもよい。

又、上下に隣接する超音波発振ユニット１６，１６の上下方向の間隔は、前記付着物除去対象面４ａを照射する超音波の下部、上部が隙間なく連続するか、或は一部重なる様になっている。

前記走行ビーム１２の形状、構造は一例であり、例えば前記走行台車１１と前記走行スライド１３が一本の縦支柱１４により連結され、該縦支柱１４に直接、前記超音波発振ユニット１６が設けられる様になっていてもよい。

前記扉体４の上面、左端、右端にそれぞれ従動スプロケット１７，１８が回転自在に設けられ、更に前記扉体４の上面の所要位置（図示では略中央）に減速機付の走行駆動モータ１９が設けられ、該走行駆動モータ１９の出力軸には駆動スプロケット２１が固着されている。

前記従動スプロケット１７，１８には駆動チェーン２２が無端に掛回され、該駆動チェーン２２には前記駆動スプロケット２１が噛合され、更に前記駆動チェーン２２は前記走行台車１１に連結されている。而して、前記走行駆動モータ１９によって前記駆動スプロケット２１を回転させ、前記駆動チェーン２２を往復周回させることで、前記走行台車１１が前記台車レール７に沿って往復移動する様に構成されている。

又、図２中、２５は制御装置であり、前記超音波発振ユニット１６、前記走行駆動モータ１９は前記制御装置２５に電気的に接続され、該制御装置２５により前記超音波発振ユニット１６の超音波発振状態が制御され、又前記走行駆動モータ１９の駆動が制御される様になっている。

前記台車レール７、前記ガイドレール８、前記走行台車１１、前記走行ビーム１２、前記縦支柱１４、前記超音波発振ユニット支持部材１５等は、前記超音波発振ユニット１６を前記付着物除去対象面４ａに沿って平行に移動可能に支持する超音波発振ユニット支持部を構成し、前記従動スプロケット１７，１８、前記走行駆動モータ１９、前記駆動スプロケット２１、前記駆動チェーン２２等は、超音波発振ユニット移動駆動部を構成する。

前記制御装置２５は、記憶部（図示せず）を有し、該記憶部にはシーケンスプログラム等のプログラム、前記超音波発振ユニット１６の照射条件、前記走行台車１１の走行速度、走行間隔等を設定したデータテーブルが格納され、該データテーブルに設定されたデータに基づき、前記超音波発振ユニット１６を所要の照射条件で照射させ、前記走行駆動モータ１９を所要の走行条件で駆動し、前記走行台車１１を走行させる様に制御する。

前記データテーブルに設定される超音波照射データとしては、予め調査した設置場所の水質、季節の推移に伴う海生生物の付着状態の変化に対応する超音波照射の強度（Ｗ）等が挙げられ、前記走行台車１１の走行条件としては走行速度、スキャンの間隔（例えば、回数／日、或は日／回数等）等が挙げられる。

以下、前記生物付着防止装置の作動について説明する。

前記制御装置２５により、前記超音波発振ユニット１６の超音波照射条件が設定され、又前記走行台車１１の走行条件が設定される。設定された超音波照射条件に基づき前記超音波発振ユニット１６より超音波が前記付着物除去対象面４ａに向って照射されると共に設定された走行条件に基づき前記走行台車１１が走行される。

上記した様に、超音波の照射は、前記付着物除去対象面４ａに付着した海生生物が、スライム状態で実行される。

前記走行台車１１が前記台車レール７に沿って走行することで、前記超音波発振ユニット１６が前記付着物除去対象面４ａに対して所定の間隔を維持して移動し、超音波が前記付着物除去対象面４ａ全面に照射され（全面をスキャンし）、該付着物除去対象面４ａに付着した海生生物が除去される。更に、スキャンが設定された時間間隔で実行されることで前記扉体４に対する海生生物の付着が防止される。

ここで、設定されるスキャンの時間間隔は上記した様に、海生生物が前記第３段階（スライム状態）となった時点から、前記第４段階に至らない迄に、換言すれば海生生物がスライム状態から逸脱しない時間内に、少なくとも１度のスキャンが実行され、更に完了するものとする。

尚、スキャンの実行は、付着物除去対象面４ａに付着した海生生物が藻類となった状態（前記第４段階）となった場合でも、行うことができる。この場合でも、海生生物の除去は可能である。

尚、前記扉体４の幅が広い場合、前記走行台車１１、前記走行ビーム１２を複数台設け、幅方向に照射範囲を分割して、照射を実行する。或は、前記超音波発振ユニット１６を１組とし、前記走行台車１１が幅方向に１スキャンする度に前記超音波発振ユニット１６を上下に移動させる様にしてもよい。

更に、前記台車レール７、前記ガイドレール８をそれぞれ前記付着物除去対象面４ａの幅端に設け、前記走行ビーム１２を水平方向に掛渡し、該走行ビーム１２を上下方向に走行させてもよい。

更に、上記実施例では走行駆動モータ１９を扉体４に設けたが、走行駆動モータ１９を走行台車１１に設け、該走行台車１１を自走式としてもよい。

更に又、上記実施例では扉体４の海水に臨接する面に対して超音波をスキャンさせる様にしたが、淡水に臨接する面に対しても、生物付着防止装置を設け、淡水の水生生物、例えばコケ、シジミ等が付着するのを防止する様にしてもよい。

又、上記実施例では生物付着防止装置をローラゲートに実施したが、その他のゲート装置、例えば起伏ゲート、セクタゲート、ラジアルゲート等種々のゲート装置に実施可能であり、更にゲート装置に限らず、海中に設置、或は建設される構造物の壁面に設置可能なことは言う迄もない。

１ 水門
２ ゲート装置
３ 水路
４ 扉体
４ａ 付着物除去対象面
７ 台車レール
８ ガイドレール
９ 台車ローラ
１１ 走行台車
１２ 走行ビーム
１４ 縦支柱
１６ 超音波発振ユニット
１９ 走行駆動モータ
２１ 駆動スプロケット
２２ 駆動チェーン
２５ 制御装置

Claims (5)

1. 付着物除去対象面に付着する水生生物がスライム状態から藻類の付着の状態で、前記付着物除去対象面に超音波を照射し、水生生物を除去することを特徴とする生物付着防止方法。
2. 水生生物がスライム状態で、前記付着物除去対象面に超音波を照射して水生生物を除去する請求項１の生物付着防止方法。
3. 付着物除去対象面に超音波を照射する超音波発振ユニットと、該超音波発振ユニットを前記付着物除去対象面と平行に移動可能に支持する超音波発振ユニット支持部と、前記超音波発振ユニットを前記超音波発振ユニット支持部を介して前記付着物除去対象面全面にスキャンさせる超音波発振ユニット移動駆動部と、前記超音波発振ユニットと前記超音波発振ユニット移動駆動部とを駆動制御する制御装置を具備し、該制御装置は前記付着物除去対象面に付着した水生生物がスライム状態から藻類の付着の状態で、超音波が付着物除去対象面全面をスキャンする様に前記超音波発振ユニット移動駆動部を制御する様にしたことを特徴とする生物付着防止装置。
4. 前記制御部は、前記付着物除去対象面の設置場所の季節変化に対応する生物付着状態のデータを具備し、該データに基づき前記超音波発振ユニットの超音波照射状態、前記超音波発振ユニット移動駆動部による前記超音波発振ユニットのスキャン状態を変更する請求項３の生物付着防止装置。
5. 請求項３の生物付着防止装置が扉体に設けられ、該生物付着防止装置により扉体表面の水生生物を除去する様構成したことを特徴とするゲート装置。

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