JPH11310889A - 海水冷却器防汚防食装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 付着した海洋生物が生長して、剥落し、流入
することのある冷却管の閉塞や、剥落し流入した海洋生
物の移動中に生じる冷却管内周面に生じても受傷を低減
することができる海水冷却器防汚防食装置を提供する。 【解決手段】 本発明の海水冷却器防汚防食装置は、水
室部０１４の壁面２７に導電性塗料を塗装して設けた導
電塗膜２１、導電塗膜２１を陽極とし、冷却管０２を設
けた細管部０１５外周面を陰極として、防汚電流を供給
するようにした定電流電源部３４、水室部０１４の壁面
２７から突出して設けた補助電極３２を陽極とし、細管
部０１５外周面を陰極とするとともに、水室部０１４に
設けた基準電極３３から得られる電位により、細管部０
１５を防食電位にする定電位電源部３５からなるものと
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電所等で使用さ
れる蒸気タービンから排出される排気を、海水で冷却し
て復水するようにした復水器等の海水冷却器防汚防食装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海中に設置され、若しくは海水を通過さ
せて冷却等を行わせる機器等、海水に接するようにした
金属製構造物には、フジツボ類等の海洋生物が付着し、
汚染されるのを防止する防汚対策と、導電性海水中と金
属性構造物との間に生じる電位差による腐食を防止する
防食対策が必要である。特に、海岸に設置される発電所
等で使用されている蒸気タービンから排出される排気を
海水で冷却して復水し、再び、蒸気タービンを駆動する
蒸気を生成する給水にするようにした復水器等において
は、海洋生物が付着しやすく、また、冷却海水と銅合金
等で形成される復水器を構成する構造材との間には電位
差が生じ、この電位差による電流が流れ、電食が起こり
やすいために、汚染および腐食が急激に進行し、機能が
阻害され、又は寿命が短くなるために、防汚防食対策が
なされるのが通常である。

【０００３】図４は、上述した復水器等の海水冷却器の
防食のために、特許第１１２２９９０号「外部電源防食
装置」、実用新案登録１２８２１０７号「鉄イオン発生
および電気防食装置」等で提案されている、海水冷却器
防食装置の１例を示す図である。

【０００４】図に示すように、海水を冷却水とする復水
器０１等の海水冷却器の銅合金製の冷却管０２および管
板０３の防食には、電気防食の適用と鉄イオン注入によ
る接水面への保護被膜形成の併用が極めて有効であり、
提案された海水冷却器防食装置では、電気防食と鉄イオ
ン発生の両機能を持った防食装置にされ、鉄イオン濃度
を常に適正値に保持して、供給できるようにしている。

【０００５】このような海水冷却器防食装置に使用され
る電極は、水室部０１４の端板を貫通して、水室部０１
４に突出させて設けられた鉄電極０４と、鉄電極０４の
軸心部を貫通して水室部０１４に突出させるとともに、
鉄電極０４とは絶縁して取付られた補助陰極０５から成
る双極型電極にされている。また、これらの双極型電極
に電流を供給する電源部は、電源回路０８から、鉄電極
０４に供給され、海水中に流すようにした電流Ｉ₁ ＋Ｉ
₂ のうち、鉄電極０４から補助陰極０５に流れる定電流
Ｉ₁ を電源回路０８から供給し、電源回路０９から帰還
させるようにした定電流電源部０６が設けられている。

【０００６】また、鉄電極０４から海水中に流すように
した電流Ｉ₁ ＋Ｉ₂ のうちの海水中に鉄イオンＦｅ²⁺を
発生させる部分の防食電流Ｉ₂ を供給するとともに、水
室部０１４に捕集された鉄イオンＦｅ²⁺から変換した防
食電流Ｉ₂ を帰還させるようにした電源部、換言すれ
ば、海水中に鉄イオンＦｅ²⁺を発生させる防食電流Ｉ₂
を電源回路０８に供給し、復水器０１の管板０３等の端
板で捕集された鉄イオンＦｅ²⁺による防食電流Ｉ₂ を、
電源回路０１０で帰還させるようにした定電位電源部０
７とから構成されるようにしている。

【０００７】さらに、これらの定電流電源部０６および
定電位電源部０７を具える電源装置０１６は、復水器０
１の内の海水中の鉄イオンＦｅ²⁺の量を防食に最も効果
のある適正な電位、すなわち、防食に最も効果のある防
食電位にするため、照合電極０１１を復水器０１の冷却
管０２開口部近傍の水室部０１４内に設けるとともに、
この照合電極０１１からの信号、すなわち、水室部０１
４外周面と照合電極０１１との間の電位差信号に基づ
き、定電位電源部０７から出力される防食電流Ｉ ₂ を制
御する（防食電流）制御器０１２、および定電流電源部
０６から出力される定電流Ｉ₁ を制御する（定電流）制
御器０１３を設けるようにしている。

【０００８】しかしながら、このような海水冷却器防食
装置では、海水中に鉄イオンＦｅ²⁺を発生させるための
電流Ｉ₁ ＋Ｉ₂ を流す鉄陰極０４、および補助陰極０５
を復水器０１の管板０３に近接して設置する必要がある
とともに、海水中に流す定電流Ｉ₁ および防食電流Ｉ₂
の制御が、復水器０１の端板と照合電極０１１の間にお
ける防食電位によって行われるようになっており、必ず
しも、細管部０１５、すなわち、冷却管０２と冷却管０
２内の海水との間に発生している防食電位によって行う
ようになっていないため、特に、冷却管０２が設けられ
ている細管部０１５の防食を行う防食電流Ｉ₂ の供給を
行うための制御が難しいという不具合があった。

【０００９】一方、復水器０１に海洋生物が付着して、
復水器０１の接水面を汚染を防止する防汚対策として
は、復水器０１の水室部０１４には、海洋生物の付着を
防止する成分を含む防汚塗料を塗装して、海洋生物の付
着を低減するとともに、通過する海水の流速が水室部０
１４に比較して非常に大きく、海洋生物が比較的付着し
にくく、さらには、海水との熱伝達が阻害されるため等
により、防汚塗料の塗装が難しい冷却管０２に対して
は、定期的に、スポンジボールを水室部０１４の開口か
ら圧入して、付着している海洋生物を掻き取り除去する
ようにしている。

【００１０】しかしながら、このような防汚対策を施工
した復水器０１、特に、水室部０１４においては、防汚
塗料の塗装を行っているにも拘わらず、防汚塗料施工面
に海洋生物が付着し、定期的に行うことにしている冷却
管０２内の海洋生物を除去するまでの間に、ある程度の
大きさに成長することがある。このように、成長した海
洋生物が防汚塗料施工面に付着したままであれば、海水
と冷却媒体との熱伝達が低減する不具合はあるものの、
定期的に行う冷却管０２内に付着している海洋生物の除
去時に同時に除去し、防汚塗料の再塗装をするようにす
れば良いが、海洋生物の付着を阻害する防汚塗料が塗装
されていること、および、海洋生物が成長して大きくな
るにつれて周辺を流れる、冷却海水に対する抵抗値が大
きくなること等から、成長した海洋生物が防汚塗料施工
面である端板内面から剥落することがある。

【００１１】このようにして、防汚塗料施工面から海洋
生物が剥落することが起こると、剥落した海洋生物は、
冷却海水によって水室部０１４内から冷却管０２の内部
に流入し、冷却管０２の中を移動中に冷却管０２を閉塞
し、冷却管０２内の海水と冷却媒体との熱交換を大幅に
低下させたり、又は移動中に冷却管０２の内周面を傷つ
け、冷却管０２の寿命を短くするという不具合を発生さ
せることがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の海水冷却器の防汚防食装置の不具合を解消するた
め、海水冷却器の冷却管が設けられる細管部の外周面お
よび水室内壁面に塗装した導電塗膜を、冷却海水を電気
分解して防汚を行う防汚用電極にそれぞれするととも
に、防食用電極の一部として利用することにより、従来
の復水器の端板から水室内に突出して設けていた鉄電極
を不要にでき、また、特に防食制御が難しかった細管部
の防食を容易にでき、復水器の水室内に施工していた防
汚塗料施工面、および細管部の冷却管内への海洋生物の
付着をほぼ完璧に防止することができ、従って、付着し
た海洋生物が生長して、剥落し、流入することのある冷
却管の閉塞や、剥落し流入した海洋生物の移動中に生じ
る冷却管内周面に生じても受傷を低減することができる
海水冷却器防汚防食装置を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の海水
冷却器防汚防食装置は、次の手段とした。

【００１４】（１）冷却管内を流れる海水によって、冷
却管外に導入された被冷却媒体を冷却する海水冷却器の
防汚・防食するようにした海水冷却器に設置された細管
部に隣接して配置され、冷却管の端部を開口させるよう
にした水室部の内壁面に導電塗膜を塗装して設けた。

【００１５】なお、導電塗膜は、カーボン粉を導電顔料
とし、水室部の内壁面にライニングされたゴムライニン
グに、付着性を向上させるエポキシプライマーで接着す
るようにした、３５０μｍ程度の厚さにされた、比抵抗
１×１０^-2Ω−ｃｍ程度の高導電膜と、高導電膜と同様
に３５０μｍ程度の厚さにされ、高導電膜上に付着させ
るようにした、比抵抗１×１０Ω−ｃｍ程度の電極膜と
からなる２層のものにすることが好ましい。さらに、細
管部に隣接して設け導電塗膜を塗装するようにした水室
部は、冷却管の両端を開口させ、一方が冷却海水入口、
他方が冷却海水出口とできるように、細管部の両側にそ
れぞれ隣接して設けるようにしたものにすることが好ま
しい。

【００１６】（２）水室部の内壁面に高導電膜と電極膜
とを塗装して設けた導電塗膜を陽極とし、冷却管が設置
された細管部の外周面を陰極として、特に、海水冷却器
の水室部の壁面の防汚を行う防汚電流を、海水冷却器内
を流れる海水中に供給するようにした定電流電源部を設
けた。なお、定電流電源部から陽極である導電塗膜を介
して、海水冷却器内を流れる海水中に供給するようにし
た防汚電流量は、平均値が０．１ないし０．２Ａ／ｍ²
程度のものにすることが好ましい。

【００１７】（３）水室部の内壁面から突出して設けた
補助電極を陽極とし、冷却管が設置された細管部の外周
面を陰極として、水室部の内壁面から突出して設けられ
た基準電極と細管部の外周面との間に生じる防食電位を
基準として、冷却管の防食に好適な防食電位になるよう
に制御された防食電流を海水冷却器内に供給して、冷却
管の材質によって変動する、好適な防食電位が冷却管内
に、常時負荷されるようにした定電位電源部を設けた。

【００１８】なお、冷却管内を好適な防食電位にする定
電位電源部から負荷される電位は、冷却管等の材質によ
って好適な防食電位が変動するため、冷却管等の材質に
よって負荷される電位の管理幅を設定して負荷されるよ
うにしたもの、すなわち、冷却管等が銅合金の材質によ
って形成されている場合には、−５００ｍＶ〜−６００
ｍＶ程度の電位が細管部に負荷されるようにしたものに
することが好ましい。また、細管部を防食するための防
食電流は、海水温度により大きく変動するため、補助電
極から供給される防食電流は、冷却海水温度の高い夏場
においては大きい防食電流量にするとともに、冷却海水
温度の低い冬場においては、小さな防食電流量にするよ
うに制御できるものにすることが好ましい。

【００１９】すなわち、標準的には、定電流電源部から
供給される海水冷却器の水室部の壁面の防汚を主目的と
する防汚電流量だけでは、冷却管内を防食に必要な防食
電位にするには不十分であり、定電位電源部からの冷却
管内海水中への防食電流を、補助電極から冷却海水中に
供給して防食電位が保持されるようにする必要がある
が、水室部の壁面の防汚をする防汚電流量だけで、冷却
管内の防食が十分になる防食電位が得られるような場合
には、過防食とならないようにするため、定電流電源部
から供給される防汚電流量を減らし、定電位電源部から
は、防食電位を保持するための防食電流をそのまま補助
電極から供給するようにして、過防食を回避した防食電
位の保持を行うようにすることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の海水冷却器防汚防
食装置の実施の一形態を、図面にもとづき説明する。図
１は本発明の海水冷却器防汚防食装置の実施の第１形態
を示す全体断面図、図２は図１に示す導電塗膜部の詳細
を示す断面図、図３は図１において防汚防食を行うため
の電気系統図である。なお、これらの図において、図４
に示す部材と同一若しくは類似の部材には同一符番を符
して説明は省略する。

【００２１】本実施の形態の海水冷却器防汚防食装置
は、海水冷却器としての復水器０１の海水入口２３およ
び海水出口２４が設けられる、水室部０１４の内壁面２
７にカーボン材を導電顔料とする導電塗料を塗装して、
導電塗膜２１を形成し、それを陽極とし、復水器０１４
の両側に設けた水室部０１４の間に、それぞれ隣接させ
て設けた細管部０１５の外周面を陰極として、０．１〜
０．２Ａ／ｍ² 程度の微少電流を、復水器０１中の冷却
海水中に流して海水を電解し、電解生成物によって、復
水器０１の水室部０１４内の防汚と、細管部０１５の冷
却管０２内面の防汚防食とを図るようにしている。

【００２２】また、水室部０１４の内壁面２７における
導電塗膜２１施工面積に必要な防汚電流量と、細管部０
１５の防食に必要とする防食電位にする防食電流量とが
一致しない場合が通常であるので、それを調整できるよ
うに、別途防食用の補助電極２２を導電塗膜２１が施工
された内壁面２７から水室部０１４内に突出させて設け
るようにしている。

【００２３】まず、図１に示すように、海水冷却器とし
ての復水器０１は、大別すると、海水入口２３および海
水出口２４がそれぞれ設けられ、図４に示すように、冷
却管０２の両端をそれぞれ開口させるようにした水室部
０１４と、両側に設けた水室部０１４に両端が連結され
て、冷却海水ＳＷと蒸気タービンから排出された排気等
の被冷却媒体との熱交換を行うため、冷却海水ＳＷを内
部に流すようにするとともに、外部に被冷却媒体を導入
するようにした、冷却管０２を複数配設するようにした
細管部０１５で構成されている。

【００２４】水室部０１４と細管部０１５とは、防食
上、内周面や細管部０１５との接合面をゴムライニング
する等の対策を施した、水室部０１４の組み立て接合用
フランジ２５と、同様に内周面や水室部０１４との接合
面をゴムライニングする等の対策を施した細管部０１５
の接合用フランジ２６とを、絶縁ボルトにより結合する
ことによって、水室部０１４と細管部０１５とは絶縁さ
れた状態で一体化して組みたてられるようにしている。

【００２５】また、水室部０１４内壁面２７は、後述す
るように、絶縁のためのゴムライニング２８が施工され
るとともに、ゴムライニング２８施工面上に、後述する
導電性塗料を塗装して、導電塗膜２１を形成し、この導
電塗膜２１を水室部０１４の防汚を行うための防汚電流
を冷却海水ＳＷ中に流すための陽極にするとともに、細
管部０１５の防食を行うための防食電流を細管部０１５
に流すための陽極としても適用するようにしている。

【００２６】また、細管部０１５を防食するための防食
電流は、上述したように導電塗膜２１から供給される防
汚電流が使用されるが、細管部０１５の防食に必要な防
食電流は、冷却管０２内を流れる海水温度により大きく
変動するため、導電塗膜２１が施工された水室部０１４
の内壁面２７から水室部０１４内に突出する、補助電極
３２を別途設置して、補助電極３２からも防食電流を細
管部０１５へ供給するようにして、防食電流量を調整し
て、細管部２１の電位が防食に好適な防食電位となるよ
うにしている。

【００２７】この防食電流量の調整は、後述するよう
に、細管部０１５に近接した水室部０１４に設けられた
基準電極３３と細管部０１５の外周面との間に生じる電
位をベースとして、補助電極３２から防食電流を供給す
ることにより基準電極３３と細管部０１５との電位差が
防食に好適な防食電位になるよう定電圧制御するように
している。この補助電極３２としては、Ｐｔなどの貴金
属系の電極、鉛・銀電極、マグネタイト系電極などが適
用されるようにしている。

【００２８】次に、前述した水室部０１４内壁面２７に
形成され、定電流電源部３３の陽極となる導電塗膜２１
について説明する。前述したように、また、図２に示す
ように、水室部０１４内壁面２７には、ゴムライニング
２８等による、絶縁を行うとともに、水室部０１４内を
防食するための防食対策が施されており、このゴムライ
ニング２８の上面に、防汚電流を冷却海水ＳＷ中に供給
する陽極となる、導電塗膜２１が形成されるようにして
いる。また、このゴムライニング２８には、導電塗膜２
１の付着性を向上させるため、ゴムライニング２８上に
５０〜１００μｍの厚さのエポキシ系プライマーを塗装
するようにしている。

【００２９】陽極となす導電塗膜２１には、高導電性と
耐電解性この両特性を有するものが必要であるが、両性
能を同時に満す塗料材が現段階ではないため、２層構造
の塗料材を使用することによって、導電塗膜２１を形成
するようにしている。すなわち、比抵抗１×１０^-2Ω−
ｃｍ程度の電導性の高導電膜３０を、３５０μｍ程度の
厚さ、エポキシポリマー２９の上面に塗装し下層構造に
するとともに、比抵抗１×１０Ω−ｃｍ程度の耐電解性
に秀れる電極膜３１を、３５０μｍ程度の厚さ、高導電
膜３０の上面に塗装して上層構造にするようにした、２
層構造の塗料によって導電塗膜２１を形成するようにし
ている。

【００３０】次に、このような構成にされた復水器０１
において、防汚、防食を行うための電気系統について説
明する。図３に示すように、各水室部０１４内のそれぞ
れに防汚、防食を行うために電流を供給する電源は、そ
れぞれ２系列で構成されている。

【００３１】そのうち、１系列は、水室部０１４の内壁
面２７に塗装された導電塗膜２１を陽極として、細管部
０１５の外周面を陰極とする電気回路で形成される定電
流制御方式のものにされ、定電流電源部３４からの直流
電流が復水器０１内に防汚電流として供給されるように
している。もう１つの系列は、水室部０１４の内部に突
出させて設けた補助電極３２を陽極とし、細管部０１５
の外周面を陰極とする電気回路で形成され、細管部０１
５に近接した水室部０１４内部に突出させて設けた基準
電極３３で得られる電位、すなわち基準電極３３と細管
部０１５の外周面との間の電位差を基準として、定電圧
制御方式の定電位電源部３５から、一定の電位差を基準
電極３３と細管部０１５の外周面との間に保持する直流
電流が復水器０１内に防食電流として供給されるように
している。

【００３２】このうち、定電流電源部３４から導電塗膜
２１に流す防汚電流量は、平均値が０．１〜０．２Ａ／
ｍ² が適当であり、そのようになるように制御されて供
給される。一方、細管部０１５の防食電位は、その防食
を行う材質により異り、また冷却海水ＳＷの水温によっ
て異なるため、材質および水温によって防食電位の管理
幅を設定し、その範囲におさまるよう、補助電極３２に
流す防食電流量が制御されるようにしている。

【００３３】標準的には、防汚電流量だけでは、細管部
０１５の防食に必要な防食電位にするには不十分であ
り、補助電極３２から、別途防食電流が供給されるよう
にしているが、定電流電源部３４からの防汚電流量だけ
で、十分な防食効果が得られる防食電位が形成される場
合もあり、このような場合は、過防食とならないよう
に、定電位電源部３５からは防食電位の保持に必要な補
助電極３２から防食電流を流すと共に、定電流電源部３
４から、特に防汚のために導電塗膜２１に流すようにし
た防汚電流量を減らすようにして、過防食を防止するよ
うにしている。なお、細管部０１５の防食電位、すなわ
ち、基準電極３３と細管部０１５外周面との間に形成さ
れる防食電位は、−５００ｍＶ〜−６００ｍＶ程度にな
るように制御される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の海水冷却
器防汚防食装置は、冷却管内を流れる海水によって、冷
却管外に導入された被冷却媒体を冷却する海水冷却器の
防汚・防食するようにした、海水冷却器に設置された細
管部に隣接して配置され、冷却管の端部を開口させるよ
うにした水室部の壁面に塗装して設けた導電塗膜、水室
部の壁面に塗装して設けた導電塗膜を陽極とし、冷却管
が設置された細管部の外周面を陰極として、海水冷却器
の水室部の壁面の防汚を行う防汚電流を海水冷却器内を
流れる海水中に供給するようにした定電流電源部、水室
部の壁面から突出して設けた補助電極を陽極とし、冷却
管が設置された細管部の外周面を陰極として、水室部の
壁面から突出して設けられた基準電極と細管部の外周面
との間に生じる防食電位から、冷却管の防食に好適な防
食電位になるように制御された防食電流を海水冷却器内
に供給して、冷却管の材質によって変動する好適な防食
電位が、冷却管内に負荷されるようにした定電位電源部
を設けるものとした。これにより、従来の復水器の管板
面に設けていた鉄電極を不要にでき、また、特に防食制
御が難しかった細管部の防食を容易にでき、さらには、
海水冷却器の水室部に施工していた防汚塗料施工面およ
び細管部の冷却管内への海洋生物の付着を、ほぼ完璧に
防止することができる。従って、付着した海洋生物が生
長して、剥落し、流入することのある冷却管の閉塞や、
剥落し流入した海洋生物の移動中に生じる冷却管内周面
に生じる受傷を低減することができ、信頼性の高い、し
かも長寿命の海水冷却器とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の海水冷却防汚防食装置の実施の第１形
態を示す全体断面図，

【図２】図１に示す導電塗膜部の構造詳細を示す断面
図，

【図３】図１に示す海水冷却器防汚防食装置において、
防汚・防食を行うための電気系統図，

【図４】従来から提案されている電気防食の適用と鉄イ
オン注入による保護被膜形成を併用した海水冷却器防食
装置の１例を示す模式図である。

【符号の説明】

０１ 復水器 ０２ 冷却管 ０３ 管板 ０４ 鉄電極 ０５ 補助陰極 ０６ 定電流電源部 ０７ 定電位電源部 ０８ 電源回路 ０９ 電源回路 ０１０ 電源回路 ０１１ 照合電極 ０１２ （防食電流）制御器 ０１３ （定電流）制御器 ０１４ 水室部 ０１５ 細管部 ０１６ 電源装置 ２１ 導電塗膜 ２２ 補助電極 ２３ 海水入口 ２４ 海水出口 ２５ （水室部）接合用フランジ ２６ （細管部）接合用フランジ ２７ （水室部）内壁面 ２８ ゴムライニング ２９ エポキシポリマー ３０ 高導電膜 ３１ 電極膜 ３２ 補助電極 ３３ 基準電極 ３４ 定電流電源部 ３５ 定電位電源部 Ｉ₁ 定電流 Ｉ₂ 防食電流 ＳＷ 冷却海水

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部を流れる海水によって、外部に導入
   された被冷却媒体の冷却を行なう冷却管が配設された細
   管部と、前記細管部に隣接して設けられ、前記冷却管の
   端部を開口させた水室部とからなる海水冷却器の防汚・
   防食をする海水冷却器防汚防食装置において、前記水室
   部の内壁面に塗装された導電塗膜と、前記導電塗膜を陽
   極とし、前記細管部の外周面を陰極として一定量の防汚
   電流を前記海水冷却器内に供給する定電流電源部と、前
   記水室部の内壁面から突出して設けた補助電極を陽極と
   し、前記細管部の外周面を陰極として、前記細管部近傍
   から前記水室部内に突出させて設けた基準電極で得られ
   る電位を基準にして、前記冷却管内が防食に必要な防食
   電位になるよう制御された防食電流を前記海水冷却器内
   に供給する定電位電源部とを設けたことを特徴とする海
   水冷却器防汚防食装置。