JP4466412B2

JP4466412B2 - 水棲昆虫の付着防止及び除去制御方法

Info

Publication number: JP4466412B2
Application number: JP2005064162A
Authority: JP
Inventors: 欣一小澤; 英夫門井; 博一高柳; 利宏瀧本; 裕明高木; 弘道高橋; 仁志和気
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: JP2006247466A

Description

本発明は、河川水等に生息する水棲昆虫、もしくはその幼虫、もしくはその巣の付着防止及び／または付着した場合の除去方法として、２枚以上の導電性基材とこれに通電するための電源を設け通電することによる水棲昆虫の付着防止及び／または除去制御方法に関する。

河川水等に生息する水棲昆虫として、トビケラ類がよく知られている。トビケラ類は、水質の良さの指標とされる生物でもある。しかしながら、水力発電などに使用する河川水誘導路などでは、導水路内壁面に付着し、水量低下の一因として発電害虫として問題になる場合もある。そのため、壁面清掃等を行い、付着した水棲昆虫を洗浄除去するのに大変な労力を費やしていた。

上記問題を解決して水棲昆虫の付着防止及び／または除去を行うために、従来、樹脂や金属材料を用いて平滑面としたり、界面に超撥水性機能を示す材料を用いたりするなどの試みがなされてきた。しかしながら、自然界で長時間暴露され、安定的に機能し、且つ、環境保護の観点から水質に悪影響を与えない方法は、未だ開発されていない。
例えば、海水や淡水に接している水中構造物の表面に付着した生物による汚染に対する防汚方法としては、殺菌性を有する物質を被防汚面に添加したり、有機スズ系化合物を含有した塗料で塗膜を形成し、有機スズ系化合物を溶出させたり、海水を電気分解する事により発生する塩素を利用したりする防汚方法が一般的に行われていた。しかし、これらの方法は有害物質が発生し、水質の汚染による生物への影響が懸念されている。
近年、有害物質を発生させないで電気化学的に水中構造物や海水や淡水に接しているものの表面などに付着する生物を制御する方法が提案されている。この電気化学的な生物の制御方法は、微生物との直接電気化学反応が確認されている所定電位以上の電位を微生物に印加すると、微生物内部の酸化還元物質の一つである補酵素Ａが不可逆的に酸化され、微生物の呼吸活性及び微生物膜の透過障壁の低下を誘発し、微生物を死滅させることが可能であるというものである（特公平６−９１８２１号公報：特許文献１参照）。また、特開平９−２４８５５４号公報（特許文献２参照）には、水中において、導電性基板に正電位を印加することにより、水中の微生物を前記導電性基板表面に吸着して殺菌する工程と、前記導電性基板にさらに高い正電位を印加することにより、前記導電性基板表面に吸着している微生物の細胞を破壊し、導電性基板に付着し殺菌された微生物やその分解物を脱離する工程とを行うことを特徴とする水中微生物の制御方法を要旨とする発明が記載されている。また、特許３１０５０２４号公報（特許文献３参照）には、水中において、導電性基板に正電位を印加することにより、水中の微生物を前記導電性基板表面に吸着して殺菌する工程（＋０〜１．５ＶｖｓＳＣＥ）と、前記導電性基板に負電位を印加することにより、前記導電性基板表面に吸着している殺菌された微生物を脱離する工程（−０〜−０．４ＶｖｓＳＣＥ）とを行うことを特徴とする水中微生物の制御方法を要旨とする発明が記載されている。また、特開２００１−１９８５７２号公報（特許文献４参照）には、水中において、導電性基板に電気分解の起こらない正電位を印加することにより、水中の微生物を前記導電性基板表面に吸着して殺菌する工程と、前記導電性基板に電気分解の起こる負電位を印加し、導電基板表面を還元すると共にアルカリ性物質を導電性基板表面に誘導し、前記導電性基板表面に吸着している殺菌された微生物やその分解物を脱離する工程とを行うことを特徴とする水中微生物の制御方法を要旨とする発明が記載されている。

しかしながら、いずれの方法も付着初期に形成される微生物付着を防止するものであって、特に、河川水のように微生物量が海水などと比較すると少ない条件下では、水棲昆虫、その幼虫及びその巣の付着形成は、物理的接触により起こる場合が多く、必ずしも効果が十分期待できないことが想定される。
特公平６−９１８２１号公報（第３頁第４２行〜第４６行、第８頁第４２行〜第４４行）特開平９−２４８５５４号公報（第６頁第４行〜第８行）特許３１０５０２４号公報（第３頁第２０行〜第２７行、図１−４）特開２００１−１９８５７２号公報（第３頁第５行〜第８行）

本発明は、水質汚染の懸念が無く、長期間に渡り河川水等に生息する水棲昆虫、その幼虫や巣の付着を防止する電気化学的制御方法及び／または河川水中での水棲昆虫の成育を考慮し、必要な時期にのみ付着した水棲昆虫、その幼虫や巣を除去する電気化学的制御方法を課題とする。

本発明は、河川水経路等の少なくともその一部に２枚以上の導電性基材を設け、電極として機能するように配置すると共に、前記導電性基材間に通電することにより、前記導電性基材への水棲昆虫、もしくはその幼虫、もしくはその巣の付着防止及び除去する制御方法であって、正負反転制御し、且つ、前記導電性基材間への通電制御方法が、付着防止する工程と除去する工程とからなり、付着防止する工程の通電量を、＋１００〜４００ｍＡ／ｍ ^２にし、除去する工程の通電量を、＋４００〜＋１０００ｍＡ／ｍ ^２にすることを特徴とする水棲昆虫の付着防止及び除去制御方法を要旨とする。

本発明に係る水棲昆虫の付着防止及び／または除去制御方法は、水経路中の少なくともその一部に２枚以上の導電性基材を設け、前記導電性基材を電極として機能するように配置すると共に、電極間に通電する電源を設けたことによって、導電性基材表面における微生物の制菌や水分解反応を伴って水棲生物の細胞の少なくとも一部を損傷させ、または前記導電性基材に接触している有機物質を分解／変性させることによって付着防止及び／または除去することを可能とするほか、水質に対してほぼ影響を与えない制御方法であり、長期的に渡り安定的に抑制効果が得られる。また、設置された正極や負極では、転極操作により必要な時期に塩分を再放出するなどの制御により、水質への影響を緩和できる。さらに、既存設備での付着防止及び／または除去機能を向上し、水経路での洗浄清掃作業を低減することもできる。また、河川水を取水する水力発電用導水路では、付着した無機物や有機物及び水棲生物、その幼生や巣により粗度係数が上昇し、水量確保ができず、発電量低下を招く場合などがあるが、本発明の制御方法によれば、付着物がなくなるため、発電効率の高効率安定化に寄与できる。

導電性基材の設置場所は、水棲昆虫の生息する水系の水路内の一部もしくは全部に、水と接触するように設置されればよく、特に限定されるものではない。さらに、本願発明の方法は電気化学的反応とその構成を効率よく使用するものであるから、水棲昆虫、その幼生等を含む水の流速がある程度安定的な場所に設置することが、反応速度の均一性を向上し希望する付着防止や除去を総合的に制御する上で好ましい。
導電性基材には、用途に適した種々の形状のものが使用できる。板状や柱型から、空孔を有するハニカム型、メッシュ型、更には板状に穿孔を施したもの（例えば、パンチングメタル、エキスパンドメタルもしくはラス板等）等様々なものが存在する。場合によっては複合形状のものも存在する。導電性基材の空孔形状としては、網目、格子等、特に制限されない。網目、格子又は穿孔の大きさは縦寸法１ｍｍ〜１０ｍｍ、横寸法１ｍｍ〜１０ｍｍが好しい。
導電性基材には、集積された異物等を栄養源として微生物皮膜（バイオフィルムまたはヌメリ）が形成される。そこで、２枚以上の少なくとも一部に導電性を有した導電性基材を設け、前記導電性基材を電極となるよう配置すると共に、電極間に通電する電源を設けたことによって、導電性基材表面における微生物の制菌や水分解反応に伴う電極近傍に存在する水棲昆虫、その幼生及び巣の付着を長期的に抑制する効果が得られる。また、設置された正極や負極では、水中に存在する無機塩類が吸着されるが、転極操作により電極に付着した無機成分を再放出するなどの制御により、水質に影響を与えない効果も期待できる。

本発明で用いる導電性基材は、金属やその酸化物、樹脂、無機材料等からなり、特に限定されない。その場合、金属やその酸化物などの導電性材料を用いても良いし、樹脂などの非導電性材料を基盤として、その表面にメッキ、溶射などで皮膜を形成して導電性を付与して用いても良い。また、全体が導電性材料から形成されていてもよいが、少なくとも導電性基材表面の一部及び／又は全部の水中に浸漬している部分の表面が導電性であり、通電可能であることが必要である。
導電性基材の材料中、金属やその酸化物の例としては、鉄、アルミニウム、銅、チタンおよびそれらの合金、ステンレス、貴金属及びその酸化物などが挙げられる。特に、耐食性に優れたチタン、タンタル、ニオブ等のバルブ金属が好ましい。樹脂材料の例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ナイロン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等が挙げられる。無機材料の例としては、ガラス、アルミナ、ジルコニア、セメント等が挙げられる。

導電性基材として金属を用いる場合、海水電解用電極や酸素発生電極などを製造する際に、一般的に用いられる定法に従って導電性物質の微粒子で被覆したり、積層して用いることができる。被覆及び積層する際には、導電性基材の母材との密着性を高める等の考慮が必要である。
また、導電性基材の基盤として樹脂、無機材料などの非導電性材料を用いる場合、導電性物質の微粒子を材料に充填することにより導電性を付与し用いればよい。
導電性物質の微粒子の例としては、グラファイト、カーボンブラック、カーボン繊維からなる短繊維などの炭素微粒子、金、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、それらの合金または酸化物、チタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属またはその酸化物及び酸化マンガン、酸化コバルト、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物の微粒子、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化バナジウム、窒化タンタル、窒化ニオブ、窒化クロム等の金属窒化物、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム、炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化タングステン等の金属炭化物、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハーフニウム、ホウ化バナジウム、ホウ化ニオブ、ホウ化タンタル、ホウ化クロム、ホウ化モリブデン、ホウ化タングステン等の金属ホウ化物、ケイ化チタン、ケイ化ジルコニウム、ケイ化ニオブ、ケイ化タンタル、ケイ化バナジウム、ケイ化タングステン等の金属ケイ化物などの微粒子が挙げられる。
さらに、導電性基材表面に各種電位印加を行っても長期に亘る間には、排除できない殺菌された微生物、有機物及びスケールが付着することがあり、これらを導電性基材の交換などのコストを掛けずに、再活性化させて長期間に亘る効果を再現させるために、必要最小限の塩素化合物及びラジカル発生機能を有する物質として、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、それらの合金または酸化物、チタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属酸化物及び酸化マンガン、酸化コバルト、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物を単一金属酸化物、複合金属酸化物や複合金属酸化物として導電性基材表面に存在させることが好ましい。また、これらの素材をそのまま、もしくは成形して使用することも可能である。

また、上記金属酸化物の微粒子をバインダー樹脂に充填、分散させた導電性組成物を、前記非導電性材料製基盤表面に被覆して導電性を付与してもよい。バインダー樹脂の例としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル−ウレタン樹脂、ポリエステル−ウレタン樹脂、シリコン−ウレタン樹脂、シリコン−アクリル樹脂、エポキシ樹脂や、熱硬化型のメラミン−アルキッド樹脂、メラミン−アクリル樹脂、メラミン−ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂、または天然ゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ニトリルブチレンゴム、ポリエチレンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリプロピレンエラストマー等のゴム弾性材料が挙げられる。導電性組成物は、導電性シートを形成して非導電性基盤上に接着剤を介して積層したり、塗膜層として形成してもよい。

上記の導電性物質の微粒子の他に、生物の細胞と電極との電子移動反応を促進する作用を有する特定の化合物を添加してもよい。すなわち、微生物と電極との電子移動を媒介する電子メディエータを導電性材料と共に使用することによって、より効率的に水生生物の殺菌を行うことができる。電子メディエータの例としては、フェロセン、フェロセンモノカルボン酸、フェロセンジカルボン酸または、〔（トリメチルアミン）メチル〕フェロセン等のフェロセンおよびその誘導体、Ｈ_４Ｆｅ（ＣＮ）_６、Ｋ_４Ｆｅ（ＣＮ）_６、Ｎａ_４Ｆｅ（ＣＮ）_６等のフェロシアン類、２，６−ジクロロフェノールインドール、フェナンジンメトサルフェート、ベンゾキノン、フタロシアニン、ブリリアントクレジルブルー、カロシアニン、レゾルシン、チオニン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ジスルフォネイティド・チオニン、ニューメチレンブルー、トブシンブルーＯ、サフラニン−Ｏ、２，６−ジクロロフェノールインドフェノール、ベンジルビオロゲン、アリザリンブリリアントブルー、フェノシアジノン、フェナジンエトサルフェート等が挙げられる。
この様な電子メディエータを担持した導電性基材としてはフェロセン修飾電極を挙げることができる。ちなみに、フェロセン修飾カーボン電極を用いて、海洋付着細菌ビブリオ・アルギノリチクスからの酸化ピーク電流を確認すると、０．３ＶｖｓＳＣＥにてピーク電流が確認され、０．４ＶｖｓＳＣＥで殺菌することができる。

また、抗菌性を有する材料を添加してもよい。抗菌性を有する物質は、無機物に属するものと有機物に属するものとがある。
無機物としては、銀、銅、ニッケル、亜鉛、鉛、ゲルマニウム等の金属およびこれらの酸化物、酸素酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、有機キレート化合物などが挙げられる。
有機物としては、２−（４−チアゾリル）−ベンズイミダゾール、４，５，６，７−テトラクロル−２−トリフルオロメチルベンズイミダゾール、１０，１０’−オキシスフェノキシアルシン、トリメトキシシリル−プロピルオクタデシルアンモニウムクロライド、２−Ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン、ビス（２−ピリジルチオ−１−オキシド）亜鉛などが挙げられる。

さらに、導電性基材の一部又は全部が、少なくともチタン、チタン合金及びそれらの酸化物や白金及び／又は金属酸化物から選ばれた単一金属酸化物又は混合金属酸化物又は複合金属酸化物からなるものを使用してもよい。このような導電性基材に電位を印加することにより、水や海水から酸素や塩素の発生の無い正電位を印加することにより、導電性基材表面に直接または間接的に接触する水生生物を殺菌し、増殖を抑制すると共に、酸素や塩素が発生する電位を印加することにより、水や海水などから塩素化合物や酸素などの電解物質を生成させ、導電性基材表面に直接または間接的に接触する水生生物の殺菌及びスケールなどの有機物の脱離洗浄、また導電性基材を再活性化させることができる。
電解液が海水の場合には、塩素過電圧が酸素過電圧より低い正電位となるように、少なくともチタン、チタン合金及びそれらの酸化物や白金及び／又は金属酸化物から選ばれた単一金属酸化物又は混合金属酸化物又は複合金属酸化物を構成することが好ましい。また、電解液が塩素化合物を含まない水の場合には、酸素過電圧が、微生物との直接電子移動反応が起こる電位との間に電位差が認められる正電位となるように、白金及び／又は金属酸化物から選ばれた単一金属酸化物又は混合金属酸化物又は複合金属酸化物を構成することが好ましい。導電性基材の基盤上に上記の物質を導電性膜となしたものも好ましく用いられる。

この導電性膜は、金属又はその化合物から構成でき、具体的には、白金族金属、バルブ金属及びそれらの酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、金属ケイ化物の何れかから構成することができる。特に、金属酸化物が、酸化チタン、酸化ロジウム、酸化パラジウム、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化スズおよび酸化アンチモン、酸化ニオブ、酸化タンタル及び酸化ジルコニウムから選ばれた少なくとも１種又は２種以上から構成されることが好ましい。
導電性膜を形成するに当たっては、溶射やスパッタリング、イオンプレーティングなどの方法を採用することができる。
金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、金属ケイ化物については既に記載してあるが、記載した材料はその一部であり、形成方法によっては２種類以上の金属が含まれたり、酸化物の一部が含まれたり、さらにはこれらの化合物が２種以上混合されたり、導電性基材の素材自身が空気酸化や陽極酸化されることから、特に限定はされない。これらの金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、金属ケイ化物は０．０１μｍ以上の厚さの膜が好ましい。最大の厚さは特に限定しないが、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、金属ケイ化物の形成方法や使用目的により適宜設定すればよい。

導電性基材が電気化学的に溶解や腐食する材料、例えば、鉄やアルミニウム、銅、亜鉛、マグネシウムおよびそれらの合金、ステンレス等の金属材料からなる場合では、該金属材料と接水面に形成された導電層との間に、絶縁性樹脂塗膜層や絶縁性樹脂フィルム層、アルミナ、チタニア酸化ケイ素などの絶縁無機物層、またはチタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属などを設けておくことで耐食性が向上し好ましい。これらの材料からなる層は、１種又は２種以上の多層として形成されてあってもよい。
特に、導電性基材が、バルブ金属であるチタンの様に高温や常温で空気酸化されたものや、電解反応により陽極酸化されたものは、耐食性導電性材料として使用できる。また、耐食性導電性基材と、該耐食性導電性基材の表面の一部又は全部に多孔質白金からなる、又は、前記多孔質白金と該多孔質白金に３次元的に担持された金属酸化物とからなる被覆層とよりなるもの、及び、導電性基材が、耐食性導電性基材と、該耐食性導電性基材の表面が部分的に露出する程度に分散被覆された白金と、少なくとも耐食性導電性基材表面の露出部分を被覆する少なくとも１種以上の金属酸化物及び／又はバルブ金属酸化物の少なくとも１種以上からなる混合金属酸化物とからなる中間層と、貴金属酸化物とバルブ金属酸化物から選ばれた少なくとも１種以上の金属酸化物からなる混合金属酸化物層から構成された外層とよりなるものも好ましい。

導電性基材の形状は特に限定されるものではなく、水棲昆虫、その幼虫及び卵等を効率よく吸着して直接または間接的に接触し、定電流通電時には定電流を任意に設定し通電できるもの、または電位を付与でき、電気化学的に水が分解され水素、酸素や塩素などが発生する程度の負電位もしくは正電位を印加する工程を実施できるものであればよい。

上記導電性基材は、リード線により電源と出力制御装置に接続されている。この電源と出力制御装置は、導電性基材と対となる電極との間に直流を通電する装置であって、極性が変換できる機能を有しているものである。
ポテンショスタット又はガルバノスタットを用いて導電性基材に定電位の印加や定電流を流すこともできる。使用できるポテンショスタット、ガルバノスタットとしては、導電性基材に、予め定められた電位を印加できるものや、定電流を流すことのできるものであれば特に限定されない。特に、直流電源装置に電圧の制御または電流の制御およびそのタイミングの制御手段を付加したもので実施することが好ましい。

上記制御装置は、電源及び出力制御装置を一体化することもできる。一体化することにより、電源及び出力制御装置を水系と別体で設置する場合の、電源及び出力制御装置の設置場所、及びそれらと水系とを電気的に接続するリード線の取り扱いといった問題点を克服できる。また、電源を電池とすることで、電源の確保といった問題も克服できる。

上記制御装置に電源及び出力制御装置を一体化するには、電源として電池を使用し、出力制御装置を実装した出力制御基板を含めて上記制御装置に組み込む。そのためには、出力制御基板及び電池を納める部分を防水構造にする必要がある。電池は交換できる方が好ましいので、少なくとも電池を出し入れできる防水構造の蓋付きの開口部を設置する方がよい。それには、例えばゴムパッキングとネジ込みを併用してもよい。出力制御基板は同様の空間に納めてもよいし、シーリング材などを使用して封入してもよく、電池と同様蓋を開けてアクセスすることができるようにしてもよいし、取り替えたり触れたりできないようになっていてもよい。電池と出力制御基板、及び出力制御基板と導電性基材との間はリード線などで電気的に接続する必要がある。

出力制御を実行するに当たって、すべてをアナログ回路によって構成し、一定電圧もしくは一定電流を印加するようにすることが可能であるし、プロセッサとアンプを組み合わせて、同様に一定電圧もしくは一定電流を印加するようにすることが可能である。プロセッサに搭載するプログラムによって、電圧もしくは電流を一定時間のみ印加したり、印加する電圧もしくは電流を変化させたりといった複雑な出力制御を実行することが可能となる。また、参照極を用いる構成の場合、導電性基材の電位を計測し、それに基づいたフィードバック制御を行うことも容易である。

上記の構成には、必要に応じて参照極を用いることもできる。
参照極は、電気化学反応が進む導電性部材の電位を測るときに基準とするものであって、参照極と導電性基材の電位差を計測し、電源によって導電性基材の電位を適正に補正するものである。
参照極は、参照電極表面で電極反応が可逆で電解液中のある化学種とＮｅｒｎｓｔの平衡電位式に従って応答し、その電位は時間に対して安定で、微少電流が流れてもすぐ最初の電位に戻り、温度変化も一定の温度になれば一定の電位を出すもの、といったものを用いる。例えば水素電極（ＮＨＥ、ＲＨＥ、白金黒電極）、カロメル電極（ＳＣＥ）、銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）、硫酸第一水銀電極、酸化水銀電極などが挙げられる。
実際の使用に当たっては、予め通電状態において参照極と導電性基材の電位差を計測しておけば、水棲昆虫、その幼生及び卵などの付着や営巣を抑制するための通電条件を知ることができるので、水系内に参照極を常設しなくてもよい。

本発明が使用される水系は、特に限定されない。例えば、海水、河川の水、湖沼の水、水道水、または水生生物水槽水などが挙げられる。また、対象となる生物も、それらの水中に存在する水棲昆虫であれば特に限定されるものではない。例えば、トビケラ類に属する昆虫の幼虫や卵など、発電害虫として付着を防止することが好ましい生物への適応が望ましい。

次に制御条件について説明する。２枚以上の導電性基材間に通電する制御形態としては、定電圧制御や定電流制御を行うことができる。
定電流の制御条件は以下の通りである。
定電流制御により水棲昆虫、その幼虫、またはその巣の付着防止を制御するには、導電性基材の材質や形状及び導電性基材の維持状態の目的により適宜電流値の設定を変更することができる。一般的には、５０ｍＡ／ｍ^２以上の電流値が有効で、１Ａ／ｍ^２以下でよい。好ましくは、水分解反応を伴うことを利用して、効果の発現を期待する場合には、１００ｍＡ／ｍ^２以上１Ａ／ｍ^２以下で良い。特に、１００〜４００ｍＡ／ｍ^２を出力すると、消費電力の削減と電極として機能する導電性基材の材質劣化を抑制でき、長期間使用可能となり好ましい。また、それぞれの通電時間は、目的によってそれぞれ適宜選択して制御することができる。
さらに、導電性基材表面が酸化され、出力電圧が高くなるような場合は、設定する電流を正負相互に、任意の時間制御することによって、導電性基材を還元し出力電圧を低い状態に保つことができる。ただし、負の電流を定電流で流す時間が長過ぎると水棲昆虫、その幼虫、またはその巣の付着防止効果の低下を招くことがあるので、使用する導電性材料により適宜設定することが好ましい。負電流の電流値についても、導電性基材材料により適宜選択し使用することが好ましい。

同様に、前記水棲昆虫、その幼虫、またはその巣が付着してしまった場合の除去制御において、定電流制御を行う場合、水分解反応を伴うことを利用して、効果の発現を期待するため、４００ｍＡ／ｍ^２以上が必要である。また、１０００ｍＡ／ｍ^２を超えて出力すると、消費電力の削減や電極として機能する導電性基材の材質劣化の点で好ましくない。したがって、長期間使用可能とするためには、４００ｍＡ／ｍ^２〜１０００ｍＡ／ｍ^２の範囲で効果が確認される程度の最短期間の運用が良い。さらに、水棲昆虫の付着が多く観察される期間が判別される場合には、その期間の約１ヶ月前から除去制御を行うことが好ましい。また、正負反転制御を組み合わせると水中に存在する無機物の電極表面への蓄積を防ぎ、効率よく除去できるようになる。その制御には、極性の変換時間や反応量としての電流量の調整比率を適宜選択することが好ましい。さらに、１年間を通じた制御工程を決定する場合、水棲昆虫、その幼虫、またはその巣の付着防止を制御する工程と除去制御の工程を組み合わせて実施することも可能である。

実施例の効果確認のために用いた装置の構成概略を図１に示す。
＜導電性基材の調製＞
以下実施例に用いた導電性基材１ａ、１ｂの作成手順を示す。
導電性基材１ａ
チタン基板（ＪＩＳ２種相当、ｔ０．５×ｗ７５０×Ｌ４５０ｍｍ）をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、水洗し乾燥した。更に６００℃の大気中で１０分間焼成した。
導電性基材１ｂ
チタン基材（ＪＩＳ２種相当、ｔ０．５×ｗ７５０×Ｌ４５０ｍｍ）をアルコールで洗浄後、２０℃の８重量％弗化水素水溶液中で２分間処理した後、水洗し乾燥した。
次いで市販のチタン粉末とパラジウム粉末をそれぞれ６５：３５（重量比）となるように計量した粉体２５０ｇをＶ型混合機で１時間混合した。直径１０ｍｍの穴を１０ヶ有するカーボン型ダイスに混合粉末を２４ｇづつ各々の穴に充填し、両端をカーボン製パンチにて固定し、住友石炭鉱業（株）製放電プラズマ焼結機（ＤＲ．ＳＩＮＴＥＲ）内の所定の位置に設置し、約３５０ｋｇｆ／ｃｍ２、パルス印加電圧４Ｖ、パルス印加電流３５００Ａ、焼結温度８００℃、焼結時間５分の条件にて焼結した。その後表面研磨を行い約φ１０ｍｍで長さ５０ｍｍの６５重量％チタン−パラジウム（以下、Ｔｉ−Ｐｄと記載する）放電被覆用電極を得た。
次いで、酸化皮膜を除去したチタン基板を陰極とし、６５重量％Ｔｉ−Ｐｄ電極を使用してアルゴン置換したグローブボックス中で放電被覆加工を１０分間行った。その後、放電加工を行ったチタン基材をファインカッターにてｔ１×１０×１０ｍｍに切断した。放電加工を行ったチタン基材の表面を蛍光Ｘ線分析計により、放電電極との比較成分分析を行ったところ、放電電極成分であるチタンとパラジウムの合金が被覆されていることが確認された。また、エレクトロプローブマイクロアナライザー（以下、ＥＰＭＡと記載する）にて、断面の元素分析を行ったところ、このチタンとパラジウム合金層の厚さは３０〜５０ミクロンであった。
塩化イリジウム酸のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶液を混合し、イリジウム（Ｉｒ）４．６ｇ／リットル及びタンタル（Ｔａ）５０．０ｇ／リットル（モル混合比：８Ｉｒ−９２Ｔａ）を含有する塗布液を調製し、マイクロピペットで１ｃｍ２当たり３．０マイクロリットル秤量し、それを上記の様にして作製したチタンとパラジウム合金層を形成したチタン基板の合金層上に塗布した後、室温で３０分間真空乾燥させ、更に５００℃の大気中で１０分間焼成した。この工程を３回繰り返した。
次に外層を得るため、塩化イリジウム酸のブタノール溶液と塩化タンタルのエタノール溶液を混合し、イリジウム（Ｉｒ）５０．０ｇ／リットル及びタンタル（Ｔａ）２０．２ｇ／リットル（モル混合比：７０Ｉｒ−３０Ｔａ）を含有する塗布液を調製した後、この塗布液を用いて前記と同様の工程を８回繰り返して導電性基材とした。

実施例１
＜導電性基材への通電条件と付着防止効果の評価＞
導電性基材１ａ、１ｂを、大きな流れのある場所の河川構築物に設置し、直流電源装置を用いて、下記に示す制御条件１〜８及び比較制御条件１にて６ヶ月間通電試験を実施した。このときの対極２は鉄（ＳＳ４００、ｔ１０×ｗ２０×Ｌ３００ｍｍ）、参照極３は銀・塩化銀電極を用いた。
６ヶ月後、導電性基材表面の目視による評価と出力電圧の変化の観察を行った。
制御条件１：５０ｍＡ／ｍ^２常時通電。
制御条件２：１００ｍＡ／ｍ^２常時通電。
制御条件３：２００ｍＡ／ｍ^２常時通電。
制御条件４：３００ｍＡ／ｍ^２常時通電。
制御条件５：５０ｍＡ／ｍ^２で１８０分通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
制御条件６：１００ｍＡ／ｍ^２で１８０分通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
制御条件７：２００ｍＡ／ｍ^２で１８０分通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
制御条件８：３００ｍＡ／ｍ^２で１８０分通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
比較制御条件１：２５ｍＡ／ｍ^２常時通電。

実施例１の制御条件１〜８において、６ヵ月後電極の表面には水棲昆虫、その幼虫、またはその巣の付着および汚れ（水棲昆虫の巣などに吸着されるゴミ）がなかった。また、出力電圧も変化なく安定していた。
また、実施例１と同条件で設置場所を流れの少ないまたは殆どない湖畔で行った場合においても同様の効果が得られた。

実施例２
導電性基材１ａ、１ｂを、大きな流れのある場所の河川構築物に設置し、直流電源装置を用いて、下記に示す制御条件９にて６ヶ月間通電試験を実施した。このときの対極２は鉄（ＳＳ４００、ｔ１０×ｗ２０×Ｌ３００ｍｍ）、参照極３は銀・塩化銀電極を用いた。
制御条件９：２．０Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌで１８０分印加後、−０．０から−０．１Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌを２分周期に振幅させながら２０分印加し、正負の電位印加を繰り返した。

６ヵ月後電極の表面には水棲昆虫、その幼虫、またはその巣の付着および汚れがなかった。また、出力電圧も変化なく安定していた。
実施例２と同条件で設置場所を流れの少ないまたは殆どない湖畔で行った場合においても同様の効果が得られた。

＜脱離試験＞
実施例３
導電性基材１ａ、１ｂを、大きな流れのある場所の河川構築物に設置し、６ヵ月間浸漬し水棲昆虫、その幼虫、またはその巣の付着及び汚れを確認後、直流電源装置４を用いて、下記に示す制御条件１０〜１５及び比較制御条件２、３にて２週間通電試験を実施した。このときの対極は鉄（ＳＳ４００、ｔ１０×ｗ２０×Ｌ３００ｍｍ）、参照極は銀・塩化銀電極を用いた。
２週間後、導電性基材表面の目視による評価と出力電圧の変化の観察を行った。
制御条件１０：４００ｍＡ／ｍ^２常時通電。
制御条件１１：６００ｍＡ／ｍ^２常時通電。
制御条件１２：８００ｍＡ／ｍ^２常時通電。
制御条件１３：４００ｍＡ／ｍ^２で１８０分通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
制御条件１４：６００ｍＡ／ｍ^２で１８０分通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
制御条件１５：８００ｍＡ／ｍ^２で１８０分通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
比較制御条件２：５０ｍＡ／ｍ^２常時通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。
比較制御条件３：１００ｍＡ／ｍ^２常時通電後、極性変換し−１０ｍＡ／ｍ^２で２０分通電を繰り返した。

実施例３において制御条件１０〜１５において２週間後電極の表面からは、水棲昆虫、その幼虫、またはその巣の付着および汚れが除去されていた。また、出力電圧も変化なく安定していた。
これより、仮に制御が停止し、水棲昆虫が付着してしまった場合においても、＋４００〜＋１０００ｍＡ／ｍ^２の制御範囲の通電を行えば生物や汚れの除去ができることが確認された。また、６００ｍＡ／ｍ^２以上の制御を行うと１週間で脱離効果が得られた。ただし、１０００ｍＡ／ｍ^２より高い電流制御はより強い脱離効果が得られるが電極の劣化を考慮する必要がある。
また、実施例３と同条件で設置場所を流れの少ないまたは殆どない湖畔で行った場合においても同様の効果が得られた。

本発明の実施例の効果確認のために用いた装置の構成概略図

符号の説明

１導電性基材
２対極
３参照極
４直流電源装置

Claims

河川水経路等の少なくともその一部に２枚以上の導電性基材を設け、電極として機能するように配置すると共に、前記導電性基材間に通電することにより、前記導電性基材への水棲昆虫、もしくはその幼虫、もしくはその巣の付着防止及び除去する制御方法であって、正負反転制御し、且つ、前記導電性基材間への通電制御方法が、付着防止する工程と除去する工程とからなり、付着防止する工程の通電量を、＋１００〜４００ｍＡ／ｍ ^２にし、除去する工程の通電量を、＋４００〜＋１０００ｍＡ／ｍ ^２にすることを特徴とする水棲昆虫の付着防止及び除去制御方法。