JPH0570688U - 水管内などにおける生物付着防止用レーザー照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 レーザー照射水管の入射側の対向端部に反射
部材が設けられていることを特徴とする、水管内などに
おける生物付着防止用レーザー照射装置である。 【効果】 レーザー発振器からレーザー照射水管内に入
光したレーザービームを反射部材で反射させることがで
きる。その結果、レーザー照射水管内の生物は水流と同
方向と逆方法の両方からレーザー照射を受け、照射確率
が高くなり、照射強度が増大し、生物死滅効率が高くな
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、大量の淡水または海水を利用している原子力発電所、火力発電所 または各種工場における冷却水系などの機器、配管、水管（これらを総称して「 水管」と呼ぶ）において、ムラサキイガイ、カキなどの貝類やフジツボ類などの 大型水生付着生物の浮遊生活期幼生ないしは成体が水管の内面に付着し、成長お よび繁殖したり、または水中に浮遊状態にある微生物、微細藻類などを主たる構 成成分とするスライム（微生物皮膜、バイオフィルム）が水管の内面に付着し増 殖することを防ぐ水生生物の付着防止用レーザー照射装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術および解決すべき課題】

大量の淡水または海水を用いる発電所や工場では、取水管その他の水管に上記 のような水生生物が付着して増殖し流路面積を狭める。例えば、大量の海水を冷 却水として利用している原子力発電所または火力発電所では、水生生物が機器、 配管および冷却水管に付着し、これが成長して繁殖することにより、取水量の減 少、熱交換器やポンプなどの効率低下および損傷などの各種障害を引き起こして いる。そのため、上記のような付着性を有する各種水生生物の付着、成長および 繁殖を防止することが必要である。

【０００３】 スライムの場合も、上記と同じく、取水量の減少、熱交換器やポンプなどの効 率低下および損傷などの各種障害を避けるために、その付着および増殖を防止す ることが必要である。

【０００４】 従来行われてきた水生生物またはスライムの付着防止方法には、化学的処理方 法、物理的処理方法および機械的処理方法がある。これらを以下にまとめる。

【０００５】 先ず、化学的処理方法としては、過酸化水素や次亜塩素酸などを用いる薬液注 入法、防汚塗装、電解法および銅イオン法などがある。しかし、これらの方法に 共通する問題として、使用する化学物質あるいは生成した化学物質の毒性が指摘 され、この毒性による環境汚染が問題視されている。

【０００６】 つぎに、物理的処理方法としては、温水処理法、淡水処理法、温風干出処理法 、電撃法、超音波法、紫外線照射法などがある。しかし、温水処理法、淡水処理 法および温風干出処理法を実施する際には、冷却水系を一時停止させなければな らないが、冷却水系を一時停止させることは発電プラントなどでは大きな問題で ある。また、電撃法では、水管内全域に約８００Ｖ／ｃｍ程度の電界強度を必要 とし、連続処理による消費電力は多大である。超音波法では、水管壁を損傷する 可能性がある。

【０００７】 機械的処理方法には、マイクロストレーナーによる幼生の進入防止法、水中ロ ボットによる付着貝類などの除去法、スポンジボールやウォータージェットによ る付着幼生の除去法、さらには工具などを使用しての人手による作業法などがあ る。しかし、これらの方法では、装置の大型化、繁雑なメンテナンスの必要性、 細配管内の処理法としての不適性および多大の作業労力と時間が問題であり、ま た除去後に生ずる水生生物またはスライムを主体とした廃棄物の処理にも苦慮し ている。

【０００８】 このように、従来の技術では様々の問題があるため、新技術の開発が切望され ている。

【０００９】 レーザー照射は、生物ないしは生体に対し、その光エネルギーを対象物の一点 に集中照射できる特性から、臨床医学分野では外科手術などに利用されているが 、水中における生物またはスライムの付着防止への利用例はない。

【００１０】 この考案の目的は、従来技術の上記の如き問題を全て克服することができる水 生生物またはスライムの付着防止用レーザー照射装置を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案は上記目的を達成すべく工夫されたもので、レーザー照射水管に特定 の部材を内装することにより、水生生物またはスライムに対し効果的なレーザー 照射をなし得、水生生物の殺傷能力を高めることができるという知見を得て完成 されたものである。

【００１２】 すなわち、この考案による生物付着防止用レーザー照射装置は、レーザー照射 水管の入射側の対向端部に反射部材が設けられていることを特徴とするものであ る。

【００１３】 反射部材は、入射側から来たレーザービームを効率よく反射するものであれば 、その形態は限定されない。例えばパイレックスガラス製のコーナーキューブ（ 立方体の一隅を切り取った形状）からなる反射部材が用いられる。また、二等辺 三角形の３枚の反射面を互いに直角に組み合わせることによって構成されたコー ナーキューブも用いられる。反射部材の反射面は例えばアルミニウム蒸着処理、 より具体的には、研摩鏡面仕上げのうえAlSiO 反射ミラー仕上げを施すことによ り、反射効率の高い面になされている。コーナーキューブからなる反射部材を用 いた場合、入射光は垂直な三つの面で全反射し、反射光は入射方法へ戻る。

【００１４】 この考案による生物付着防止用レーザー照射装置を用いた水中生物またはスラ イムの付着防止は、つぎのように行われる。

【００１５】 大量の淡水または海水を利用している原子力発電所、火力発電所または各種工 場において、冷却系などの機器、配管および水管内に単一または複合のレーザー ビームを水流方向に平行または水流方向に対し垂直に照射し、水中の大型水生付 着生物の浮遊生活期幼生およびその成体を死滅させまたはその生活力を弱らしめ 、またはスライムの起源でありその主たる構成成分である水中浮遊状態の微生物 、微細藻類などを死滅させまたはその生活力を弱らしめるに当たり、レーザー発 振器からレーザー照射水管内に入光したレーザービームを反射部材で反射させる 。その結果、レーザー照射水管内の生物は水流と同方向と逆方法の両方からレー ザー照射を受け、照射確率が高くなり、照射強度が増大し、水生生物の殺傷能力 が高められる。

【００１６】 大型水生付着生物の代表例は、ムラサキイガイ、カキなどの貝類やフジツボ類 などの水生生物である。

【００１７】 使用可能なレーザーとしては、エキシマレーザー、窒素レーザー、アルゴンイ オンレーザー、銅蒸気レーザー、半導体レーザー、ＹＡＧレーザー、色素レーザ ーなどが例示される。これらのレーザーは単一波長、単一使用、または複数波長 、複合使用で用いる。レーザーの波長は１００〜１０００ｎｍ程度である。

【００１８】

【作用】

レーザービームによる水生生物の殺傷および生活力低下のメカニズムについて 述べる。水流方向に平行あるいは水流方向に対し垂直（たとえばスクリーン状） にレーザーを照射すると、水中に浮遊もしくは生息している水生生物、たとえば ムラサキイガイ、カキなどの貝類やフジツボ類などの大型水生付着生物の浮遊生 活期幼生ないしは成体や、水中に浮遊もしくは生息している微生物、微細藻類な どの水生生物にレーザーが直接的に当たる。その結果、レーザーエネルギーが生 体に吸収され、生体が凝固および炭素化され、生体の表皮、真皮、生体内部の組 織および各器官の壊死ないしは損傷が起こり、それが原因で水生生物の死滅およ び生活力の低下が引き起こされ、水管の内面への付着能が破壊される。

【００１９】 また、この考案では、レーザー照射水管の入射側の対向端部に反射部材が設け られているので、レーザー発振器からレーザー照射水管内に入光したレーザービ ームは反射部材で反射される。その結果、レーザー照射水管内の生物は水流と同 方向と逆方法の両方からレーザー照射を受け、照射確率が高くなり、照射強度が 増大し、上記のごとき生物死滅効率が高くなる。

【００２０】

【実施例】

この考案の実施例を説明する。

【００２１】 実施例１ 初めに、この実施例に供した水生生物について述べる。

【００２２】 実験用の水生生物としては、代表的な大型付着生物であるムラサキイガイ(Myt ilus sp.) の浮遊生活期幼生を用いた。ムラサキイガイは代表的な水生付着生物 であり、その浮遊生活期幼生は、成貝から受精卵を得、これを実験実施まで人工 的に飼育したものである。そのため、この実験生物では、一般に生物実験におい て問題視される、供試生物の条件の不安定性から生じるデータの非再現性につい て問題がなく、データの信頼性が高い。

【００２３】 つぎに、この実施例で用いた実験装置の構造について図１に従って説明する。

【００２４】 供試生物(A) が濾過海水と共に海水タンク(1) に蓄えられている。この水生生 物(A) は海水タンク(1) から注入管(2) を経て海水供給管(8) に注入され、同管 (8) の海水と共に照射水管(3) の一端部に供給される。水生生物含有海水は、照 射水管(3) 内を一端部から他端部へ流れ、他端部から排出管(4) を経て排水タン ク(6) に排出される。照射水管(3) への海水注入量は実験中一定量に保持され、 水生生物含有海水は同管内を一定流速で同一方向に流れ、これに従って水生生物 も水流方向に流れていく。照射水管(3) の一端壁にはレーザービーム入射窓(5) が設けられている。照射水管(3) の入射窓(5) 側の軸線延長上には、アルゴンイ オンレーザー発振器(7) が設置されている。

【００２５】 レーザー照射水管(3) の他端部には、パイレックスガラス製のコーナーキュー ブからなる反射部材(9) が設けられ、その正三角形の面で照射水管(3) の他端部 が水密状に閉じられている。

【００２６】 上記構成の実験装置において、アルゴンイオンレーザー発振器(7) から波長５ １４ｎｍのレーザービーム(10)がレーザービーム入射窓(5) を経て照射水管(3) の内部に入光し、管内の水生生物含有海水に水流方向に平行に照射されている。 ついで、レーザービーム(10)は照射水管(3) の終端部で反射部材(9) で反射され 、入射窓(5) の方向へ逆行する。こうして、レーザービーム(10)はレーザー照射 水管(3) 内を往復する。

【００２７】 照射水管(3) 内部においてレーザー照射された海水中の供試生物は、海水と共 に排出管(4) より排出され、観察用の排水タンク(6) に回収される。回収した供 試生物(A) は光学顕微鏡下で観察され、その死滅数が調べられる。

【００２８】 比較例１ 照射水管(3) が反射部材を備えない点を除いて、実施例１と同じ操作を行い、 供試生物(A) の死滅数を調べた。

【００２９】 実施例１および比較例１の観測結果を表１にまとめて示す。

【００３０】

【表１】 表１からわかるように、反射部材の設置がムラサキイガイ幼生に対して効果的 なダメージを与えることが認められる。

【００３１】 実施例２ この実施例で用いた実験装置の構造について図面に従って説明する。

【００３２】 図２および図３において、海水は沿岸海水取水口(11)から揚水ポンプ(12)によ って汲む上げられ、海水ヘッドタンク(13)に溜められる。海水ヘッドタンク(13) の海水はレーザー照射区配管(14)によってレーザー照射装置(15)の海水タンク(1 ) へ送られ、ここから注入管(2) を経て照射水管(3) の一端部に注入され、照射 水管(3) 内を一端部から他端部へ流れ、他端部から蛇行状の排出管(4) を経て排 出される。排出管(4) の３箇所の直管部には、管壁に付着したスライム量を定量 的に観察するためのモニター管(16)がそれぞれ組み込まれている。 レーザー照射装置(15)において、レーザー照射水管(3) の一端壁にはレーザー ビーム入射窓(5) が設けられている。照射水管(3) の入射窓(5) 側の軸線延長上 には、レーザー光源用の窒素ガスレーザー発振器(7) が設置されている。レーザ ー照射水管(3) の他端部には、実施例１のものと同じ構成の反射部材(9) が設け られている。レーザー照射水管(3) への海水注入量は実験中一定量に保持され、 水中に浮遊状態にある微生物、微細藻類などの水生生物を含有する海水は、同管 内を一定流速で同一方向に流れ、これに従って水生生物も水流方向に流れていく 。

【００３３】 上記構成の実験装置において、窒素ガスレーザー発振器(7) からレーザービー ム(10)がレーザービーム入射窓(5) を経て照射水管(3) の内部に入光し、管内の 水生生物含有海水に水流方向に平行に照射されている。ついで、レーザービーム (10)は照射水管(3) の終端部で反射部材(9) で反射され、入射窓(5) の方向へ逆 行する。こうして、レーザービーム(10)はレーザー照射水管(3) 内を往復する。

【００３４】 照射水管(3) における海水の通水は２４時間／日で３０日間行い、レーザー照 射時間は８時間／日で３０日間行った。

【００３５】 窒素ガスレーザー発振器(7) をレーザー源として、レーザー波長を３３７ｎｍ に設定して実験を行い、実験後、排出管(4) の３本のモニター管(16)におけるス ライムの付着量を測定した。

【００３６】 比較例２ 海水の一部を海水ヘッドタンク(13)からもう一方のレーザー照射区配管(17)に よって、反射部材を備えないレーザー照射水管(18)へ導き、蛇行状の排出管(19) を経て排出した。排出管(19)の３箇所の直管部にもそれぞれモニター管が組み込 まれている。実施例２と同じ操作を行い、モニター管におけるスライムの付着量 を測定した。

【００３７】 比較例３ 海水のさらに一部を海水ヘッドタンク(13)からレーザー非照射区配管(20)へ導 き、蛇行状の排出管(21)を経て排出した。排出管(21)の３箇所の直管部にもそれ ぞれモニター管が組み込まれている。レーザーを照射しない点を除いて実施例２ と同じ操作を行い、モニター管におけるスライムの付着量を測定した。

【００３８】 実施例２および比較例２および３の観測結果を表２にまとめて示す。

【００３９】

【表２】 表２からわかるように、実施例２では比較例２および３に比べスライムの付着 量が少ないことが認められる。

【００４０】

【考案の効果】

この考案の生物付着防止用レーザー照射装置によれば、原子力発電所、火力発 電所または各種工場における冷却水系などの水管を通流する水生生物含有水にレ ーザーを照射するので、ムラサキイガイ、カキなどの貝類やフジツボ類などの大 型水生付着生物の浮遊生活期幼生ないしは成体が、機器、配管および冷却水管に 付着、成長および繁殖したり、水中に浮遊状態にある微生物、微細藻類などが、 機器、配管および冷却水管に付着および繁殖するのを確実に防止することができ る。その結果、こうした水生生物や、微生物、微細藻類などにより形成されたス ライム（微生物皮膜、バイオフィルム）が、取水量の減少、熱交換器やポンプな どの効率低下および損傷などの各種障害を引き起こすのを未然に防止することが できる。

【００４１】 また、この考案では、レーザー照射水管の入射側の対向端部に反射部材が設け られているので、レーザー発振器からレーザー照射水管内に入光したレーザービ ームを反射部材で反射させることができる。その結果、レーザー照射水管内の生 物は水流と同方向と逆方法の両方からレーザー照射を受け、照射確率が高くなり 、照射強度が増大し、上記のごとき生物死滅効率が高くなる。

【００４２】 また、コーナーキューブからなる反射部材を用いる場合には、その光特性から 、反射部材による反射光は常にレーザー照射水管の中心線を通るので、反射光が 管内面で反射することによる光エネルギーの減衰を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で用いた実験装置を示す概略図であ
る。

【図２】実施例２で用いた実験装置を示す概略図であ
る。

【図３】レーザー照射装置を示す概略図である。

【符号の説明】

(1) …海水タンク (2) …注入管 (3) …照射水管 (4) (19)(21)…排出管 (5) …入射窓 (6) …排水タンク (7) …レーザー発振器 (8) …海水供給管 (9) …反射部材 (10)…レーザービーム (13)…海水ヘッドタンク (14)(17)…レーザー照射区配管 (20)…レーザー非照射区配管 (15)(18)…レーザー照射装置 (16)…モニター管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 鬼塚 重則 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立 造船株式会社内 (72)考案者 林 錦吾 大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立 造船株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー照射水管の入射側の対向端部に
   反射部材が設けられていることを特徴とする、水管内な
   どにおける生物付着防止用レーザー照射装置。