JPH057383U - 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周面が鏡面化されている
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上記鏡面によって高い反射効率
で反射させることができる。その結果、レーザー照射水
管内の生物は高い照射確率でレーザー照射を受け、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 の処理を施すことにより、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 水管の周面が鏡面化されていることを特徴とするものである。

【００１３】 水管の鏡面化は、通常の方法、たとえばアルミニウム真空蒸着膜のような金属 被膜の形成、または管内面の電解研磨仕上げなどによってなされる。水管の鏡面 化は好ましくは周面全体に施される。こうした鏡面化により水管周面は、反射効 率の高い面になされている。

【００１４】 金属被膜や照射水管の材質は、使用するレーザーの波長に応じて、最適の反射 効率が得られるように選定される。

【００１５】 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。

【００１６】 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水管に施された鏡面に よって高い反射効率で反射させる。その結果、レーザー照射水管内の生物は高い 照射確率でレーザー照射を受け、照射強度が増大し、水生生物の殺傷能力が高め られる。

【００１７】 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。

【００１８】 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。

【００１９】

【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。

【００２０】 また、この考案では、レーザー照射水管の周面が鏡面化されているので、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上記鏡面によっ て高い反射効率で反射される。その結果、レーザー照射水管内の生物は高い照射 確率でレーザー照射を受け、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。

【００２１】

【実施例】

この考案の実施例を説明する。

【００２２】 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。

【００２３】 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 (Mytilus 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。

【００２４】 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。 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】 パイレックスガラス製のレーザー照射水管(3) の外周面には、全体にアルミニ ウム真空蒸着により鏡面(9) が施されている。

【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、管内鏡面によって高い反射効率で水流方向にほぼ平行に進 み、水中の水生生物に照射されている。

【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 パイレックスガラス製の照射水管(3) が鏡面化されていない点を除いて、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、照射水管の鏡面化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。

【００３３】 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。パイレ ックスガラス製のレーザー照射水管(3) の外周面には、全体にアルミニウム真空 蒸着により鏡面(9) が施されている。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。

【００３４】 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 鏡面によって高い反射効率で水流方向にほぼ平行に進み、水中の水生生物に照射 されている。

【００３５】 照射水管(3) における海水の通水は２４時間／日で２５日間行い、レーザー照 射時間は８時間／日で２５日間行った。

【００３６】 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。

【００３７】 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、鏡面化されていないパイレックスガラス製のレーザー照射水管(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。

【００３８】 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。

【００３９】 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。

【００４０】

【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。

【００４１】 実施例３ この実施例に供した実験用の供試生物としては、付着性を有する水生生物の幼 生は用いず、アルテミア（Artemia salina) 幼生を用いた。アルテミア幼生は、 主な付着生物であるフジツボ類やムラサキイガイその他の貝類の浮遊生活期幼生 に、形態、行動などの点で酷似している。アルテミア幼生は、人工的に増殖でき 実験への安定供給が可能な生物である。そのため、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も問 題がなく、データの信頼性が高い。

【００４２】 つぎに、この実施例で用いた実験装置の構造は、図１において照射水管(3) が 鋼製（ＳＵＳ３０４）であって、その内面が電解複合研磨仕上げなどにより０． １μm の粗度まで仕上げ加工されて鏡面(9) となされている。その他は、図１に 示す実施例１の装置と同じである。

【００４３】 上記構成の実験装置において、レーザーとしてアルゴンイオンレーザーを単独 で用い、供試生物として前述の如くアルテミア幼生を用いた。また、照射水管 (3) 内でレーザー照射された供試生物は、排出管(4) より海水と共に排出され、 観察用の排水タンク(6) に回収される。回収した供試生物は顕微鏡下で観察され 、その死滅数が調べられた。

【００４４】 比較例４ 鋼製（ＳＵＳ３０４）の照射水管(3) の内面が鏡面化されていないレーザー照 射装置を用いて、上記と同様の操作を行なった。

【００４５】 実施例３および比較例４の観測結果を表３にまとめて示す。

【００４６】

【表３】 表３からわかるように、実施例３では比較例４に比べ生物生残率が著しく低い ことが認められる。

【００４７】

【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。

【００４８】 また、この考案では、レーザー照射水管の周面が鏡面化されているので、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上記鏡面によっ て高い反射効率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 物は高い照射確率でレーザー照射を受け、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１および実施例３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) …鏡面 (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)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 レーザー照射水管の周面が鏡面化されて
   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。