与海水接触的构造物的防污装置 【技术领域】
本发明涉及防止与海水接触的构造物在接触海水一侧的表面上附着海洋生物的防污装置，特别是涉及在与海水接触的构造物的接触海水一侧的表面上设置电触媒，从电触媒上产生氧以防止海洋生物附着的防污装置。
背景技术
在抽取海水作为冷却水的发电厂中，在热交换器导热管的入口和出口的管板上附着有贻贝、藤壶、水螅虫或海藻类等(称为海洋生物)。这些海洋生物阻塞导热管的管端部、妨碍洗涤用海绵的通过，堵塞导热管的内部。因此，发电厂为了进行清除作业而不得不停止工作。与铜合金制的管板或导热管相比，这些海洋生物更易于附着在耐海水腐蚀的钛制管板或导热管上。
并且，在具有橡胶衬里地钢制水箱中，反复进行着穿过过滤网的幼小海洋生物附着生长、成熟、脱落的过程。从而使冷却用导热管的内部堵塞。
为了驱除或防止海洋生物附着(以下称防污)采用通过向海水中投入氯或氯化物、涂敷含有毒性离子生成颜料的防污涂料、电解海水，以生成氯或铜等毒性离子的装置。
这些方法虽然能有效地发挥防污功能，但在大量的海水环境中，其用量或浓度的控制困难，为了确实获得预期的防污效果，容易使其浓度过大。结果，由此而成为环境污染的原因的可能性提高，因而现在倾向于禁止或控制使用这样的装置。
最近，许多研究者或技术人员正在研究开放无公害、无毒性的防污对策。例如，硅系防污涂料具有无公害无毒性的防污效果。但是，硅系防污涂料存在由于贝壳等异物接触使其防污寿命缩短，施工成本高，对于大面积的对象或已有的设施不易施工，当海水停止流动时防污效果下降等缺点，以致不能广泛应用。
另外，在特公平01-46595号公报中记载了另一种方法。该方法是在与水或海水接触的钛制热交换器等的表面上形成以铂族金属的混合晶体或这些金属氧化物为主的混合物构成的电触媒皮膜，以其作为阳极进行电解，基本上不产生氯气地生成足够的氧，以抑制水中的生物以及水垢的沉积。
然而，这种方法为了在与水或海水接触的钛制构造部件的表面上形成电触媒作为阳极，构成与钛制构造部件导通的热交换器的其它金属部件(例如，水箱或导水管等通常由钢制成的加有橡胶衬里的部件)也负载在阳极上。从而，在万一橡胶衬里等因任何原因而破损的情况下，产生从该破损部分流出的电流，使钛材料以外的结构金属部件产生异常腐蚀。
进而，该方法由于在用于电触媒的催化剂活性的处理中以350～450℃实施数小时的电阻加热等处理，所以此时有可能产生热或热应力等造成构造物损伤，并且使成本提高。从而，该方法也不能被广泛应用。
发明的公开
作为现有技术的特公平01-46595号公报中记载的技术如前面所述，由于在构成热交换器的钛制部件上直接包覆电触媒，以作为利用电阻加热等在350～450℃下进行数小时的加热处理、实施热活性处理的阳极，所以有可能因产生的热或热应力等对构造物造成损伤，并且使成本提高。
并且，即使在通常的钛制热交换器中，使用钛制部件的部分也只限于导热管或管板，主体或水箱、向热交换器导入海水的导水管或使海水返回大海的排水管等则是由钢制的。由于钢制的水箱、导水管、排水管等与钛制部件是电导通的，所以当与海水接触时会引起电腐蚀，使钢被强烈地腐蚀。从而，与海水接触的钢材表面，为了防止腐蚀要加上橡胶衬里。
在万一橡胶衬里等破损的情况下，采用使钢制部件的电位降至钢材的防腐蚀电位的阴极防腐蚀法，使与钢制部件导通的钛制部件负载在阴极上，但是，在前述公报所记载的技术中，由于以钛制部件作为阳极，与之导通的钢制水箱、导水管、排水管也负载在阳极上，在原理上不能采用阴极防腐蚀法，产生从破损部流出的电流，使得钢材被异常腐蚀。
本发明的目的是提供一种防污装置，在热交换器的钛管板表面等上，不进行电阻加热等加热处理、更为容易地设置电触媒，并且，通过与钛管板等的热交换器构造部件电绝缘，即使在一旦设置在金属部件上的橡胶衬里等由于某种原因而破损的情况下，也可以采用阴极防腐蚀法防止破损处的金属部件的异常腐蚀。
本发明为一种在与海水接触的构造物的接触海水一侧的表面上产生氧，抑制海洋生物附着在构造物接触海水一侧的表面上的防污装置，其特征为，包括：通过绝缘性粘接剂设置在与海水接触的构造物的接触海水侧表面上的阳极形成部件；包覆在阳极形成部件上、电化学活性稳定的电触媒；与海水接触地设置的导电体；正极与阳极形成部件或电触媒连接、负极与导电体连接、内置有自动电位控制部件的外部直流电源，所述外部直流电源，其正极和负极之间的电位设定为不会在海水中产生氯而可以产生氧的值。
采用本发明，预先包覆电触媒的阳极形成部件，由于采用可在常温下容易地与构造物的海水侧表面粘接的绝缘性粘接剂，所以不存在由于热应力等使构造物损伤等问题，并且，由于采用绝缘材料粘接剂，而实现了例如钛管板等与构造物的电绝缘，即使在保护与钛管板等导通的金属部件的橡胶衬里等由于任何原因而破损的情况下，也可防止破损处的金属部件产生异常腐蚀。
在接触海水的构造物的海水侧表面和阳极形成部件之间，优选设置绝缘层。
电触媒优选采用铂系金属或铂系金属氧化物、或者由钴或锰的氧化物构成的单一体、混合晶体或复合体中的一种。
阳极形成部件优选采用钛部件、特别是采用钛层。在这种情况下，钛层优选为厚度在0.1～0.3mm、可卷成卷状的。并且，钛层优选地被分成多片，并设置用于确保相邻的钛层相互导通的导通带。
绝缘性粘接剂优选采用在海水温度在0～50℃的条件下具有稳定的粘接强度的、以变性硅酮聚合物和环氧树脂作为主要成分的弹性粘接剂。
在与海水接触的构造物为具有多个钛制导热管、支撑多个钛制导热管的钛制管板的钛制热交换器的情况下，在阳极形成部件上，优选地具有对应于多个钛制导热管的管径的多个孔。
并且，本发明为一种在与海水接触的构造物的接触海水侧绝缘部上产生氧，抑制海洋生物附着在构造物接触海水侧绝缘部上的防污装置，其特征为，包括：设置在与海水接触的构造物的海水侧绝缘部上的阳极形成部件；包覆在阳极形成部件上、电化学活性稳定的电触媒；与海水接触地设置在导电体；正极与阳极形成部件或电触媒连接、负极与导电体连接、内置有自动电位控制部件的外部直流电源，所述外部直流电源，其正极和负极之间的电位设定为不会在海水中产生氯而可以产生氧的值。
采用本发明，在构造物的海水侧绝缘部中即可抑制氯的产生又可以产生氧，从而防止海洋生物的附着。
在这种情况下，电触媒优选采用铂系金属或铂系金属氧化物、或者由钴或锰的氧化物构成的单一体、混合晶体或复合体中的一种。
同样，阳极形成部件优选为钛部件、特别是钛层。在这种情况下，钛层优选为厚度在0.1～0.3mm、可卷成卷状的。并且，钛层优选地被分成多片，并设置用于确保相邻的钛层相互导通的导通带。
与海水接触的构造物的海水侧绝缘部是由施加有橡胶类或树脂类衬里的壁面构成的。
在与海水接触的构造物为混凝土制的构造物时，导电体优选由作为混凝土构造物加强件用的钢筋形成。
附图的简要说明
图1是表示采用本发明的与海水接触的构造物的防污装置的第一实施例的示意图。
图2是表示采用本发明的与海水接触的构造物的防污装置的第二实施例的示意图。
图3是表示采用本发明的与海水接触的构造物的防污装置的第三实施例的示意图。
图4是表示采用本发明的与海水接触的构造物的防污装置的第四实施例的示意图。
图5是表示采用本发明的与海水接触的构造物的防污装置的第五实施例的示意图。
实施发明的最佳形态
下面，参考附图对本发明的实施例进行说明。
图1是表示采用本发明的第一实施例的与海水接触的构造物的防污装置的示意图。如图1所示，本发明第一实施例的与海水接触的构造物的防污装置20是一种在与海水15接触的钛制热交换器1(构造物)的海水15侧的表面上产生氧，以便抑制海洋生物在热交换器1的海水15侧的表面上附着生长的防污装置。
热交换器1具有多个钛制导热管1b和支撑多个钛制导热管1b的钛制管板1a。如图1所示，在热交换器的海水15侧形成在内侧形成有橡胶衬里11的水箱10。
防污装置20具有在热交换器1的海水15侧表面的几乎整个面上通过绝缘性粘接剂6安装的绝缘层5。绝缘层5的上面通过绝缘性粘接剂6在且几乎整个面上安装厚度在0.1～0.3mm的板状钛层4(阳极形成部件)。
绝缘性粘接剂6是以变性硅酮聚合物和环氧树脂为主要成分的高性能的弹性粘接剂。该粘接剂在具有高绝缘性的同时还具有在海水温度为0～50℃下稳定的粘接强度。
绝缘层5及板状钛层4，如图1所示，具有与多个钛制导热管1b的管径相对应的多个孔。
板状钛层4的上表面侧预先通过催化剂包覆处理，并通过电阻加热等在350～450℃下进行数小时的加热处理，以对其进行热活性处理，形成电化学活性稳定的电触媒3。具体而言，电触媒3为铂系金属或铂系金属氧化物，或者为由钴或锰的氧化物构成的单一体、混合晶体或复合体。
并且，设置从橡胶衬里11向海水15侧凸出导电体8。并以同样方式设置参考电极12(照合电极)。
防污装置20进一步具有外部直流电源7，其正极7a与板状钛层4连接，负极与导电体8连接，参考极7r与参考电极12连接。外部直流电源7内置自动电位控制部7c，形成于正极7a和负极7b之间的通电回路的电位被设定成不会在海水15中产生氯但却可以生成氧的值。具体而言，该值低于电解海水以产生氯的SCE基准电位1.13V，并且高于在标准海水中产生氧的电位0.52V。另外，参考电极12监测钛层4的电位并为自动电位控制部7c提供数据。
下面，对具有上述结构的本实施例的作用进行说明。
作为阳极的板状钛层4也就是电触媒3的电位，借助外部直流电源7保持在0.52V至1.13V之间。因此，抑制从电触媒3的表面产生氯而使其产生氧。从而，可防止海洋生物附着。
采用本实施例，预先包覆有电触媒3的板状钛层4，利用绝缘性粘接剂6隔着绝缘层5很容易地在常温下被粘接到热交换器1的海水15侧的表面上。因此，不会因为热应力等使热交换器1受到损伤，并且，由于隔着绝缘材料粘接剂6和绝缘层5，所以可实现钛管板1a等与板状钛层4的电绝缘，可防止与钛管1a电导通的金属部件受到异常腐蚀。
并且，采用本实施例，由于电触媒3为铂系金属或铂系金属氧化物，或者，为由钴或锰构成的单一体、混合晶体或复合体，在使电极呈活性的同时，将溶解量控制在最小。因此，可长时间稳定的产生氧。其效果在阳极电流密度为3A/m2以下的范围内特别显著。
并且，采用本发明，由于绝缘性粘接剂6是在海水稳定为0～50℃下具有稳定粘接强度、以变形硅酮聚合物或环氧树脂为主要成分的高性能弹性粘接剂，所以在可以获得稳定、耐久的粘接强度的同时，由于其具有弹性，因而对于承受异物等的冲击的耐久性也高。
另外，阳极电位为阳极表面的电流密度的函数，电流密度变大则电位升高，氧的生成量也与其成比例的增大。即，若阳极电位保持更靠近1.13V，则不会产生氯，并且也不会杀灭海洋生物，可实现无公害、有利于环境的防污效果。
其次，本发明的第二个实施例的与海水接触的构造物的防污装置的结构如图2所示。如图2所示，本实施例的与海水接触的构造物的防污装置20不设置绝缘层5，板状钛层4仅通过绝缘性粘接剂6安装在热交换器1的海水15侧的表面上，其它结构则与图1所示的第一实施例相同。在第二实施例中，与图1所示的第一实施例相同的部分采用相同的标号，并省略对其的详细说明。
在本实施例中，不设置绝缘层5，利用绝缘性粘接剂6的绝缘作用就已经足以实现钛管板1a等与板状钛层4的电绝缘，可防止与钛管板1a等电导通的金属部件的异常腐蚀。
其次，本发明第三个实施例的与海水接触的构造物的防污装置的构成如图3所示。如图3所示，本实施例的与海水接触的构造物的防污装置20，其板状钛层4对应于由宽度在1m以下的带状片材制成的管板1a的大小，被裁断并分割形成，在通过绝缘性粘接剂6贴合到管板1a上同时，设置用于确保相邻的板状钛层4彼此电导通的导通带(tape)9。
其它结构与图2所示的第二实施例相同。在第三实施例中，与图2所示的第二实施例相同的部分采用相同的标号，并省略对其的详细说明。
导体带9优选采用与板状钛层4相同的材料。
采用本实施例，预先在工厂中进行钛层4的催化剂包覆处理，通过电阻加热等在350～450℃下进行数小时的加热处理，以便实施热活性处理，通过进行用于导热管等的开孔处理等，再将钛层4运至现场进行施工。特别地，由于钛层4的厚度为0.1～0.3mm，宽度在1m以下，因而可将钛层4卷成卷状，可从通常内径为600mm左右的人洞插入并进行安装施工。另外，相邻的板状钛层4彼此间的电导通由导通带9来确保。
其次，本发明第四实施例的与海水接触的构造物的防污装置的构成如图4所示。如图4所示，本实施例的与海水接触的构造物的防污装置20，是在设置于海水15的流入侧及排出侧的水箱10中的橡胶衬里11(构造物)的接触海水一侧的表面上产生氧，以抑制海洋生物附着生长的防污装置。
防污装置20在橡胶衬里11的接触海水15侧的表面上，通过粘接剂16安装厚度为0.1～0.3mm的板状钛层4(阳极形成部件)。粘接剂16不必具有绝缘性。并且，在板状钛层4被分割成多个的情况下，优选采用如图3所示的导通带9。
其它结构与图1所示的第一实施例的结构相同。在第四实施例中，与图1所示的第一实施例相同的部分采用相同的标号，并省略对其的详细说明。
采用本实施例，在设置于作为绝缘体的橡胶衬里11上的电触媒3的表面上，抑制氯的产生并产生氧。从而，防止海洋生物附着在作为绝缘体的橡胶衬里11接触海水15侧的表面上。
其次，本发明第五实施例的与海水接触的构造物的防污装置的结构如图5所示。如图5所示，本实施例的与海水接触的构造物的防污装置20为在抽入冷却用海水的混凝土制抽水管路14(构造物)的海水15侧表面上产生氧并抑制海洋生物附着生长的防污装置，导电体8由抽入冷却用海水的混凝土制抽水管路15的加强钢筋(一部分与海水15接触)形成，其它与图4所示第四实施例的结构相同。在图5所示的实施例中，与图4所示的实施例相同的部分采用相同的符号，并省略对其的详细说明。
采用本实施例，设置于作为绝缘体的抽入冷却用海水的混凝土制抽水管路14的海水15侧表面上的电触媒3的表面上，即抑制氯的产生又可生成氧。从而，可防止海洋生物附着在作为绝缘体的冷却用海水抽入混凝土制抽水管路14的海水15侧表面中。
另外，板状钛层4，除橡胶衬里14、冷却用海水抽取混凝土制抽水管路14之外，也可以设置树脂材料等各种绝缘体部分。