JP3867401B2 - 水生生物の防汚装置 - Google Patents
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Description
【発明が解決しようとする課題】
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記載されている。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記載されている。
【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オスタットを用いて、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、3電極方式で使用する作用極、対極、参照極を、水中に沈めて、作用極と対極間に電位を与えるために、周辺の環境から影響を受けたり、周辺の影響を与えたりする可能性が残されている。このため、ポテンシオスタットによる参照極の電位を基準とした作用極と対極間を定電位でのみの調整だけでは、調整することができないといった問題があった。環境による作用極(この作用極は、導電性基材からなる被防汚面を有する電極)と参照極間の電位への影響を、作用極と対極間の電位に反映させて調整することができないといった問題があった。また、作用極の面積を大きくすると、作用極の内部抵抗のバラツキや、参照極の設置位置により作用極の表面電位分布にバラツキが発生するといった問題があった。
【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、水中の水生生物などの付着を防止する防汚装置の性能を高めることが目的であり、第1の目的を、電位制御部に対する電位の制御を指示し、電位制御部の電位の測定値の収集を行い、前記電位制御部で収集された電位の測定値を解析し、前記電位制御部に対する電位の制御の指示を変更する手段を有するデータ処理部と、前記データ処理部から指示された電位を作用極と対極に与え、参照極の電位の測定値をデータ処理部に与える手段を有する電位制御部とからなることを特徴とする水生生物の防汚装置とし、第2の目的を、データ処理部と電位制御部とは、通信回線で接続されていることを特徴する第1の目的の水生生物の防汚装置とし、第3の目的を、データ処理部は、複数の電位制御部と接続されていることを特徴する第2の目的の水生生物の防汚装置とし、第4の目的を、電位制御部に複数の参照極を接続し、前記複数の参照極の電位の測定値の平均値または前記複数の参照極の電位の測定値の一つを選択して、前記複数の参照極の電位の基準の値とすることを特徴とする第1の目的の水生生物の防汚装置とし、第5の目的を、電位制御部に温度センサおよびPHセンサを接続し、前記温度センサおよび前記PHセンサの測定結果により、電位制御部に対する電位の制御を変更することを特徴とする第1の目的の水生生物の防汚装置とするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明は、データ処理部で電位制御部に接続される作用極と対極間に与える電位のパターンを設定し、電位制御部に送信する。電位制御部では、データ処理部より送信された内容をもとに作用極と対極間に対して電位を与え、そして、電位制御部に接続される参照極と作用極間の電位を計測し、かつ、電位制御部に接続され水中に設置された各種センサを計測してデータ処理部にこの内容を送信する。データ処理部では、電位制御部より送信された内容を基に、電位制御部の作用極と対極間に与える電位を調整して、再度、電位制御部に送信する。そして、再度、電位制御部では、データ処理部より送信された内容で、作用極と対極間に電位を与え直す。このようなデータ処理部に対する電位制御部よりの情報のフィードバックにより、周辺の環境から影響を受けたり、周辺の環境へ影響を与えたりする可能性を最小にすることができる。
【0006】
【実施例】
本発明を、図1の全体の電気的ブロック図と図2のタイミングチャートと図3の電位制御部3の電気的内部ブロック図を基に説明する。まず、電位制御部3の電力出力部9より出力される電位と、そのときの電位の出力時間とのタイミングチャートをデータ処理部2にて設定する。そして、データ処理部2で設定されたタイミングチャートのデータを電位制御部3に送る。電位制御部3ではデータ処理部2から送られてきたタイミングチャートを基に、作用極4と対極5間に電位を与える。また、電位制御部3では作用極4と参照極6間の電位を入力し、作用極4と参照極6間の電位と現在のタイミングチャートの実行状況をデータ処理部2に送る。データ処理部2では、送られてきた作用極4と参照極6間の電位のデータを収集し、作用極4と参照極6間の電位と現在のタイミングチャートの実行状況を解析して、電位制御部3に作用極4と対極5間の電位の補正データを送る。ここでは、作用極4と対極5と参照極6は、水中に設置されている。
【0007】
次に、第3図の電位制御部3の電気的内部ブロック図を説明する。電位制御部3は、CPU7とアナログ入力部8と電力出力部9より構成されている。CPU7では、データ処理部2から送られてくる作用極4と対極5間に与える電位とその時間のタイミングチャートのデータとそのときの補正データの入力を行うと共に、そのタイミングチャートで指定されている時間を管理し、その時間にあった電位の出力を電力出力部9に指示し、また、アナログ入力部8より外部状況の入力を指示し、その入力情報をデータ処理部2に出力する。電力出力部9では、DAC(デジタルアナログコンバータ)(図示せず)を介して、CPU7に指示される電位を生成し、作用極4と対極5間に電位を与える。アナログ入力部8では、CPU7に指示されたADC(アナログデジタルコンバータ)(図示せず)より外部状況を入力する。たとえば、CPU7は、ADCを介して作用極4と参照極6間の電位を計測する。
【0008】
図2のタイミングチャートを詳細に説明する。縦軸が、電位制御部3より出力される電位を表し、横軸が、そのときの時間軸を表す。縦軸の「+」は、作用極4と対極5間に、正電位を印加することを表し、作用極4に付着する水生生物の殺菌を行い、「−」は、作用極4と対極5間に負電位の印加をすることを表し、作用極4に付着する殺菌された水生生物の脱離を行う。正電位または負電位の印加方法は、目的とする電位に対し時間軸上で徐々に電位を与えたり、直接に目的とする電位を与えたりするなど種々の方法で電位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4に付着する水生生物の殺菌を、T3の期間に作用極4に付着する水生生物の脱離を、T2の期間で、作用極4に付着する水生生物の殺菌を停止する勾配を、T4の期間で、作用極4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。
【0009】
図1では、データ処理部2と電位制御部3が一体の防汚装置としていたが、図4では、データ処理部2と電位制御部3を分離して、データ処理部2が遠隔地の電位制御部3に対して制御する図を示している。例えば、電位制御部3を防水を施した筐体に封入し、水中に沈め、データ処理部2を陸上に設置する場合などである。ここで、データ処理部2と電位制御部3とは、通信回線で結ばれ、図1と同様に、データ処理部2では、設定された作用極4と対極5間に与える電位とその時間のタイミングチャートのデータと電位制御部3からの入力データ11とを解析し、補正する補正データをコントロールデータ10として、電位制御部3に送信し、また、電位制御部3より外部状況のデータを入力データ11として受信する。
【0010】
図5では、図4と同様にデータ処理部2と電位制御部3間は、コントロールデータ10と入力データ11の通信を行っているが、ひとつのデータ処理部2に対して、第1の電位制御部3、第2の電位制御部12、第3の電位制御部13のように複数の電位制御部によって構成されている。例えば、データ処理部2を陸上に設置し、複数の箇所の水中に、第1の電位制御部3、第2の電位制御部12、第3の電位制御部13のそれぞれを防水を施した筐体(図示せず)に封入して沈める場合などがある。ここで、データ処理部2と第1の電位制御部3、第2の電位制御部12、第3の電位制御部13とは、通信回線で結ばれ、図4と同様にデータ処理部2では、設定された作用極4と対極5間に与える電位とその時間のタイミングチャートのデータと複数設けられている電位制御部3、12、13からの入力データ11とを解析し、補正する補正データをコントロールデータ10として、複数設けられている電位制御部3、12、13に送信し、また、上記複数の電位制御部3、12、13より外部状況のデータを入力データ11として受信する。そして、このデータ処理部2と複数の電位制御部3、12、13間は、例としてインタ−フェイスのRS−485によって接続されている。
【0011】
図6では、図1で示される電位制御部3に作用極4と対極5と参照極6を接続した基本的な例を示している。その形態は、導電性基材を網状に配置した作用極4と板状の導電性基材よりなる対極5と棒状の導電性基材よりなる参照極6である。作用極4と対極5と参照極6は水中に沈められ、作用極4に付着する水中の水生生物の殺菌及び脱離を行う。
【0012】
ここで、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「+」側、即ち、作用極4と対極5間に正電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を殺菌している状態ならば、最大値が、+0〜+1.5V vs.SCEの上限を越えた際には、最大値が+0〜+1.5V vs.SCE以内になるように、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5間の電位を下げる補正データを送信する。上限を越えなければ、その状態を維持する。また、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「−」側、即ち、作用極4と対極5間に負電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を脱離している状態ならば、最小値が、−0〜−0.4V vs.SCEの下限を下回った際には、最小値が−0〜−0.4V vs.SCE以内になるように、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5間の電位を上げる補正データを送信する。下限を下回らなければ、その状態を維持する。
【0013】
図7では、図6で示されている構成に、複数の第1の参照極6、第2の参照極14、第3の参照極15、第4の参照極16を増設した状態を示す。第6図で導電性基材を網状に配置した作用極4より大きな表面積の導電性基材を網状に配置した作用極4を用いた際に、複数の参照極6、14、15、16を配置し、電位制御部3のアナログ入力部8で作用極4と複数の第1の参照極6、第2の参照極14、第3の参照極15、第4の参照極16間の電位を入力し、電位制御部3のCPU7(図3を参照)を介して、それぞれの電位のデータをデータ処理部2に送信する。データ処理部2では、送信されたデータを収集するとともに解析して、平均値、最大値、最小値を算出し、平均値を作用極4と第1の参照極6、第2の参照極14、第3の参照極15、第4の参照極16間の電位の代表値とする。
【0014】
図8では、図6で示されている構成に、水温を検出するための温度センサ17、作用極4と対極5間に電位を与えているために水中、例えば、海水中では電気分解が発生する可能性があるために、酸性度を検出するPHセンサ18が電位制御部3のアナログ入力部8に接続される。電位制御部3のアナログ入力部8に入力する温度センサ17やPHセンサ18のデータを、CPU7を介して、データ処理部2に送信する。データ処理部2では、送信されたデータを収集するとともに、解析を行う。
【0015】
そして、データ処理部2で、温度センサ17のデータが水中の水生生物の活性を表す水温と判断したならば、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「+」側、即ち、作用極4と対極5間に正電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を殺菌している状態では、作用極4と対極5間の電位を+0〜+1.5V vs.SCE以内になるように、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5間の電位を上げる補正データを送信する。また、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「−」側、即ち、作用極4と対極5間に負電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を脱離している状態では、作用極4と対極5の電位を−0〜−0.4V vs.SCE以内になるように、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5の電位を下げる補正データを送信する。
【0016】
あるいは、データ処理部2で、温度センサ17のデータが水中の水生生物の活性を表す水温と判断したならば、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「+」側、即ち、作用極4と対極5間に正電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を殺菌している状態では、+0〜+1.5V vs.SCE以内の作用極4と対極5間に与える電位の印加時間を長くするように、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5間の電位の印加時間を長くするように補正データを送信する。また、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「−」側、即ち、作用極4と対極5間に負電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を脱離している状態では、−0〜−0.4V vs.SCE以内の作用極4と対極5に与える電位の印可時間長くするように、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5の電位の印加時間を長くする補正データを送信する。
【0017】
同様に、データ処理部2で、PHセンサ18によるデータが、電気分解が始まる限界の値を示したならば、電気分解が起こらないように、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「+」側、即ち、作用極4と対極5間に正電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を殺菌している状態では、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5間の電位を下げる補正データを送信する。また、現在のタイミングチャートが、電位制御部3に対して「−」側、即ち、作用極4と対極5間に負電位を与えて作用極4に付着する水中の水生生物を脱離している状態では、データ処理部2より電位制御部3に作用極4と対極5の電位を上げる補正データを送信する。ただし、温度センサ17とPHセンサ18を両方使用する際には、データ処理部2では、PHセンサ18によるデータが、電気分解が始まる限界の値を示している場合を最優先で処理するように電位制御部3に送信する。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、データ処理部より指示されたデータを、電位制御部にて作用極と対極間に電位を与え、また、電位制御部によって作用極と参照極間の電位及び各種センサのデータをデータ処理部にフィードバックすることにより、設置条件や環境の変化に対応した作用極と対極間での電位の制御が容易に行え、かつ、データ処理部と電位制御部をそれぞれ遠隔地に設置しても、データの収集が容易に行える防汚装置を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【 図1】 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】 電位制御部の電気的内部ブロック図
【 図4】 データ処理部と電位制御部との通信のブロック図
【 図5】 データ処理部と複数の電位制御部との通信のブロック図
【 図6】 全体の概略図
【 図7】 複数の参照極を配置した概略図
【 図8】 温度センサとPHセンサを配置した概略図
【符号の説明】
1 システム
2 データ処理部
3 電位制御部
4 作用極
5 対極
6 参照極
7 CPU
8 アナログ入力部
9 電力出力部
10 コントロールデータ
11 入力データ
12 電位制御部
13 電位制御部
14 参照極
15 参照極
16 参照極
17 温度センサ
18 PHセンサ
Claims (5)
- 電位制御部に対する電位の制御を指示し、電位制御部で処理する測定値の収集を行い、前記電位制御部で収集された電位の測定値を解析し、前記電位制御部に対する電位の制御の指示を変更する手段を有するデータ処理部と、前記データ処理部から指示された電位を作用極と対極に与え、参照極の電位の測定値をデータ処理部に与える手段を有する電位制御部とからなることを特徴とする水生生物の防汚装置。
- 前記データ処理部と電位制御部は、通信回線で接続されていることを特徴する請求項1記載の水生生物の防汚装置。
- データ処理部は、複数の電位制御部と接続されていることを特徴する請求項2記載の水生生物の防汚装置。
- 電位制御部に複数の参照極を接続し、前記複数の参照極の電位の測定値の平均値または前記複数の参照極の電位の測定値の一つを選択して、前記複数の参照極の電位の基準の値とする請求項1記載の水生生物の防汚装置。
- 前記電位制御部に温度センサおよびPHセンサを接続し、前記温度センサおよび前記PHセンサの測定結果により、電位制御部に対する電位の制御を変更する請求項1記載の水生生物の防汚装置。
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