JP2000334466A - 液体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体の流れを止めずに確実にスケールを除去
できる液体処理装置を提供する。 【解決手段】 液体処理装置は、液体が流れる管路を形
成する壁部材１０と、時間とともに強さが変化する磁場
を矢印１３で示す方向から壁部材１０に印加する磁場印
加手段とを備える。壁部材１０は、交互に配置された壁
面１１と帯状部材１２とを含む。壁面１１は相対的に低
い磁化率を有し、帯状部材１２は相対的に高い磁化率を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液体処理装置に
関し、特に、管内に付着したスケールを除去する液体処
理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボイラー、熱交換器、その他の流
体輸送機器において、流体に接する内壁面にスケールが
付着することが知られている。このスケールは種々の障
害の原因となる。

【０００３】スケールは、流体内のイオンにより発生す
る。たとえば、水を輸送するための管に析出するスケー
ルは、炭酸カルシウムや硫酸カルシウムなどの不溶性の
物質からなる。水中のカルシウムイオンが炭酸イオンや
硫酸イオンなどと結合し、炭酸カルシウムや硫酸カルシ
ウムなどを形成する。これらが管の内壁面に付着する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スケールの除去方法と
しては、管内を酸などの溶液で処理する化学処理、流体
に磁場を与える磁場処理、管内に人が入りスケールを除
去する人力処理がある。

【０００５】しかしながら、化学処理では、処理中に装
置を停止させる必要があり、装置の運転に支障が生じ
る。また、化学処理に用いた酸などが廃棄物となるた
め、この廃棄物を処理する費用も必要である。

【０００６】磁場処理は、スケール除去の効果が小さ
い。また、効果が現われるまで、磁場を印加してから１
ヵ月以上かかる。

【０００７】さらに、人力処理では、処理中に装置を停
止させる必要があり、装置の運転に支障が生じる。ま
た、人件費が高いという問題もある。

【０００８】そこで、この発明は、上述のような問題点
を解決するためになされたものであり、流体を流す装置
を停止させる必要がなく、かつスケール除去の効果が高
い液体処理装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に従った液体処
理装置は、液体が流れる管路を形成する壁部材と、時間
とともに強さが変化する磁場を壁部材に印加する磁場印
加手段とを備える。壁部材は交互に配置された第１の部
分と第２の部分とを含む。第１の部分は相対的に低い磁
化率を有し、第２の部分は相対的に高い磁化率を有す
る。

【００１０】このように構成された液体処理装置におい
ては、磁場印加手段から壁部材に磁場が印加されると、
第１の部分での磁場が相対的に弱くなり、第２の部分で
の磁場が相対的に強くなる。この磁場の大きさは時間と
ともに変化するので、強い磁場が発生する第２の部分の
まわりに電磁誘導の原理により渦電流が発生する。この
渦電流が第１の部分および液体を通過する際に、第１の
部分と液体との界面で電気化学反応を生じ、スケールを
分解する。分解されたスケールは、流体により運ばれる
のでスケールを除去することかできる。

【００１１】そのため、この装置では、スケールを除去
するために流体を流す装置を停止させることなくスケー
ルを除去することができる。また、磁場の印加と同時
に、上述の作用によりスケールが分解され始めるため、
即座にスケールを除去できる。

【００１２】また、第１の部分は常磁性体を含み、第２
の部分は強磁性体を含むことが好ましい。この場合、常
磁性体と強磁性体とを用いることにより上述の第１の部
分と第２の部分とを形成することができる。

【００１３】また、第１の部分は常磁性体からなる周壁
面であり、第２の部分は周壁面に間をあけて設けられた
強磁性体からなる複数の帯状部分であることが好まし
い。この場合、強磁性体からなる複数の帯状部分のまわ
りに渦電流が発生する。この渦電流が第１の部分および
液体部分を通過する際に、第１の部分と液体部分との界
面で電気分解反応を生じ、スケールを分解する。分解さ
れたスケールは流体により運ばれるのでスケールを除去
することができる。

【００１４】また、第２の部分は強磁性体からなる周壁
面であり、第１の部分は周壁面に間をあけて設けられた
常磁性体からなる複数の帯状部分であることが好まし
い。この場合、強磁性体からなる周壁面の間で渦電流が
発生する。この渦電流が第１の部分および液体を通過す
る際に、第１の部分と液体との界面で電気化学反応を生
じ、スケールを分解する。分解されたスケールは流体に
より運ばれるのでスケールを除去することができる。

【００１５】また、複数の帯状部分は、周壁面に沿って
巻線状に配置されていることが好ましい。

【００１６】また、複数の帯状部分は周壁面に沿って間
隔をあけて配置された棒状部材であることが好ましい。

【００１７】また、周壁面は、熱交換器の管の内壁面で
あることが好ましい。この場合、熱交換器の管の内壁面
のスケールを除去することができるので、熱交換器の効
率を上げることができる。

【００１８】また、磁場印加手段は、交流磁場を壁部材
に印加する手段であることが好ましい。

【００１９】また、磁場印加手段は超電導磁石によって
壁部材に磁場を印加する手段であることが好ましい。こ
の場合、高温超電導線材を利用して超電導磁石を形成す
ることにより、低いランニングコストで磁場を発生させ
ることができ、商業レベルでの操業が可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を用い
て説明する。

【００２１】（実施例１）図１は、この発明の実施例１
に従った液体処理装置の基本構成を示す模式図である。
図１を参照して、この液体処理装置では、壁部材１０
は、管路を形成し、第１の部分としての壁面１１と、第
２の部分としての帯状部材１２を有する。壁部材１０の
壁面１１が管路の内周面となる。壁面１１はアルミ、銅
およびセラミックなどの常磁性体により構成される。壁
部材１０の壁面１１には、互いに間隔を隔てて複数本の
帯状部材１２が設けられる。帯状部材１２は炭素鋼や酸
化クロムなどの強磁性体により構成される。磁場印加手
段（図示せず）は、壁部材１０と強磁性体１２とに矢印
１３で示す方向から交流磁場を与える。磁場印加手段は
超電導磁石により構成される。

【００２２】このように構成された液体処理装置１０に
おいては、壁面１１が流体（水）と接触する。矢印１３
で示す方向から交流磁場が印加されると、常磁性体から
なる壁部材１０では、矢印１４で示す方向に弱められた
磁場が発生する。強磁性体からなる帯状部材では、矢印
１５で示す方向に強められた磁場が発生する。ここで、
交流磁場１３の強さが時間とともに変化するため、電磁
誘導の法則に従い、強められた磁場のまわりに矢印１７
で示す方向に渦電流が発生する。この渦電流は壁面１１
に接触する水を電気分解し、水素イオンと水酸化物イオ
ンを生じさせる。これらのイオンが壁面１１に付着した
炭酸カルシウムや硫酸カルシウムなどのスケールをイオ
ンに分解する。分解されたイオンは水により運ばれる。
これにより、壁面１１に付着したスケールを除去するこ
とができる。

【００２３】（実施例２）図２は、この発明の実施例２
に従った液体処理装置の模式図である。図２を参照し
て、液体処理装置では、壁部材２０は、第１の部分とし
ての管２１と、第２の部分としての帯状部材２２とを備
える。

【００２４】管２１は、アルミニウム、銅およびセラミ
ックスなどの常磁性体からなり、一方向に延びる中空の
角柱形状である。管２１のまわりに第２の部分としての
帯状部材２２が巻線状に設けられている。帯状部材２２
は強磁性体である鋼線により構成される。超電導磁石か
らなる磁場印加手段により、管２１と帯状部材２２とに
矢印２３で示す方向に交流磁場が印加される。

【００２５】このような液体処理装置に従えば、管２１
内を矢印２５で示す方向に水が流れる。交流磁場の作用
により、実施例１と同様に、帯状部材２２の周囲に渦電
流が生じる。この渦電流が水を電気分解してイオンを発
生させ、このイオンがスケールを分解する。分解された
スケールを水が運ぶので、これにより、水の流れを止め
ることなくスケールを除去することができる。

【００２６】次に、図３で示すように、スケールが内周
面に付着している場合について説明する。図２および３
を参照して、上述のように交流磁場を加えると、管２１
の内周面で水素イオンと水酸化物イオンが発生し、この
イオンがスケール２４を分解する。このとき、スケール
２４のうち、管２１に接する部分のスケールが特に分解
されやすい。そのため、スケール２４が図３で示すよう
に多く付着した場合にも、この装置を用いれば、管２１
に付着したスケール２４を分離させることができる。そ
のため、スケール２４の全部が除去されやすくなる。こ
れにより、他の処理方法に比べて一層効率よくスケール
を除去することができる。

【００２７】（実施例３）図４は、この発明の実施例３
に従った液体処理装置の模式図である。図４を参照し
て、液体処理装置では、配管３７内が壁部材３１により
２つの部分に区切られている。壁部材３１の右側の部分
では、水が矢印３５ａで示す方向に高温水が流れる。壁
部材３１の左側では、低温水が矢印３５ｂで示す方向に
管３７内を流れる。そのため、高温水の熱が壁部材３１
を介して低温水へ伝達されるため、この液体処理装置３
０は、熱交換器となっている。

【００２８】管３７内に壁部材３１が設けられている。
壁部材３１は第１の部分としての第１面３１ａと、第２
面３１ｂと、第２の部分としての帯状部材３２とを有す
る。第１面３１ａには複数本の帯状（棒状）部材３２が
互いに距離を隔てて一方向に並ぶように形成されてい
る。壁部材３１はの第１面３１ａは常磁性体であるセラ
ミックからなる。第２の部分としての帯状部材３２は、
強磁性体である方向性ケイ素鋼帯からなる。強磁性体に
は、サビ止めのための塗膜が施されている。

【００２９】超電導磁石からなる磁場印加手段は矢印３
３で示す方向に交流磁場を印加する。帯状部材３２の断
面形状は角柱形状であり、断面の一辺の長さは３ｍｍ×
３ｍｍである。また、隣り合う帯状部材３２の間の距離
は１５ｍｍである。

【００３０】このような装置において、高温水と低温水
を矢印３５ａおよび矢印３５ｂで示す方向に流した。こ
の状態で磁場印加手段としての高温超電導磁石で発生さ
せた、強さが０．０１Ｔ、０．１Ｔ、０．２Ｔ、０．５
Ｔ、１Ｔのそれぞれの磁場を６０Ｈｚの周波数で印加し
た。この状態を２４時間維持したところ、どの強さの交
流磁場を印加した場合にも、第１面３１ａおよび第２面
３２ｂにおいてスケールの付着は認められなかった。

【００３１】また、交流磁場の大きさをさまざまに変化
させて、スケールの付着のしやすいさについて調べたと
ころ、磁場の強さが大きいほどスケールが付着しにくい
ことがわかった。

【００３２】一方、図４で示すような装置において、矢
印３３で示す方向に交流磁場を印加しない状態で高温水
および低温水を矢印３５ａおよび矢印３５ｂで示す方向
に流した。この状態を１２０時間維持したところ、第１
面３１ａおよび第２面３２ｂの双方にスケールの付着が
認められた。

【００３３】（実施例４）図５は、この発明の実施例４
に従った液体処理装置の基本構成を示す模式図である。
図５を参照して、この液体処理装置では、壁部材４０
は、第２の部分としての壁面４１と、第１の部分として
の帯状部材４２を有する。壁面４１は鋼材および酸化ク
ロムなどの強磁性体により構成される。壁部材４０の壁
面４１には一方向に並んで延びるように互いに距離を隔
てて複数の帯状部材４２が設けられている。第１の部分
としての帯状部材４２は銅、アルミニウム、ステンレス
鋼などの常磁性体により構成される。超電導磁石からな
る磁場印加手段は、矢印４３で示す方向に交流磁場を壁
部材４０と帯状部材４２に印加する。

【００３４】このように構成された液体処理装置におい
ては、交流磁場が矢印４３で示す方向から壁部材４０に
印加される。これにより強磁性体からなる壁面４１で
は、矢印４５で示す方向に強められた磁場が発生する。
常磁性体からなる帯状部材４２では、矢印４４で示す方
向に弱められた磁場が発生する。このため、帯状部材４
２の間には、矢印４７で示す方向に渦電流が発生する。
この渦電流は、壁面４１に接触した水を電気分解し、水
素イオンと水酸化物イオンが発生する。この水素イオン
と水酸化物イオンがスケールを構成する炭酸カルシウム
や硫酸カルシウムをイオンに分解する。分解されたイオ
ンを水が運ぶため、壁面４１に付着したスケールを除去
することができる。

【００３５】（実施例５）図６は、この発明の実施例５
に従った液体処理装置の模式図である。図６を参照し
て、液体処理装置では、壁部材５０は、第２の部分とし
ての管５１と、第１の部分としての帯状部材５２とを備
える。

【００３６】第２の部分としての管５１は、強磁性体で
あるステンレス鋼からなる。管５１は中空の角柱形状で
あり、その中を矢印５５で示す方向に海水が流れる。管
５１のまわりには、帯状部材５２が巻線状に取付けられ
ている。第１の部分としての帯状部材５２は常磁性体の
アモルファス磁性材料からなる。帯状部材５２の断面形
状は一辺が５ｍｍの正方形であり、ピッチ（隣り合う帯
状部材間の距離）は５０ｍｍである。

【００３７】このような装置において、矢印５３で示す
方向に、強さが０．１Ｔ、０．２Ｔ、０．５Ｔ、１Ｔの
それぞれの交流磁場を印加した。交流磁場の周波数は１
２０Ｈｚとした。この状態で、矢印５５で示す方向に海
水を流した。この状態を１００時間継続した。その結
果、管５１の内周面にはスケールの付着は見られなかっ
た。また、印加する磁場の強さとスケールの付着につい
て調べたところ、強い磁場を印加した方がスケールが付
着しにくいことがわかった。

【００３８】一方、矢印５３で示す方向に交流磁場を印
加しないで図６の矢印５５で示す方向に海水を流した。
この状態を１００時間維持したところ、管５１の内周面
にはスケールが付着した。

【００３９】さらに、図６で示す液体処理装置５０にお
いて、ステンレス鋼からなる帯状部材５２の断面形状を
一辺が１０ｍｍの正方形とし、帯状部材５２のピッチ
（隣り合う帯状部材５２間の距離）を１００ｍｍとした
サンプルも用意した。このサンプルに、矢印５３で示す
方向から強さが０．０４Ｔ、０．１Ｔ、０．２Ｔ、０．
５Ｔ、１Ｔおよび２Ｔの交流磁場を印加した。周波数は
３０Ｈｚとした。この状態で、矢印５５で示す方向に海
水を流した状態で８０時間保持した。その結果、管５１
の内周面にはスケールが付着しなかった。また、磁場の
強さとスケールの付着との関係について調べたところ、
磁場の大きさが大きくなるほどスケールが付着しにくい
ことがわかった。

【００４０】一方、矢印５３で示す方向に磁場を印加せ
ず、矢印５５で示す方向に海水を流し、この状態を８０
時間維持したところ、管５１の内面にはスケールが付着
した。

【００４１】（実施例６）図７は、この発明の実施例６
に従った液体処理装置の模式図である。図７を参照し
て、液体処理装置では、管６７内は、壁部材６１により
２つの部分に区切られている。壁部材６１の右側の部分
では、高温水が矢印６５ａで示す方向に管６７内を流れ
る。壁部材６１の左側の部分では、矢印６５ｂで示す方
向に管６７内を低温水が流れる。そのため、高温水６５
ａの熱が壁部材６１を介して低温水６５ｂへ伝わるた
め、水処理装置６０は熱交換器の働きをする。

【００４２】管６７内に壁部材６１が設けられている。
壁部材６１は第２の部分としての第１面６１ａと、第２
面６１ｂと、第１の部分としての帯状部材６２を有す
る。第１面６１ａは鋼材、ステンレス鋼および酸化クロ
ムなどの強磁性体からなる。

【００４３】第１面６１ａには、互いに距離を隔てて一
方向に延びるように複数本の帯状部材６２が設けられて
いる。第１の部分としての帯状部材６２は、銅、アルミ
ニウム、セラミックスなどの常磁性体により構成され
る。

【００４４】磁場印加手段は、矢印６３で示す方向から
交流磁場を壁部材６１と帯状部材６２に印加する。

【００４５】このように構成された液体処理装置６０に
おいては、矢印６３で示す方向から交流磁場が印加され
ると、実施例４で示したように、第１面６１ａで強めら
れた磁場が発生し、帯状部材６２で弱められた磁場が発
生する。そのため、強められた磁場の周囲で渦電流が発
生するので、この渦電流が水を電気分解して水素イオン
と水酸化物イオンが生じる。これらのイオンがスケール
を構成する炭酸カルシウムや硫酸カルシウムを分解する
ため、第１面６１ａおよび第２面６１ｂに付着したスケ
ールを除去することができる。

【００４６】以上、この発明の実施例について説明した
が、ここで示した実施例はさまざまに変形することが可
能である。まず、印加する磁場として、交流磁場を用い
たが、必ずしも交流にする必要はなく時間とともに大き
さが変化し、渦電流を発生させるような磁場であればよ
い。また、強磁性体と常磁性体については、ここで示し
たものではなく、さまざまに選択することが可能であ
る。また、この発明では、管や熱交換器に応用した水処
理装置を示したが、その他にも、ボイラーなどにも応用
することができる。

【００４７】今回開示された実施例はすべての点で例示
であって制限的なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００４８】

【発明の効果】この発明に従えば、水の流れを止めるこ
となく確実にスケールを除去することができる水処理装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に従った液体処理装置の基
本構成を示す模式図である。

【図２】この発明の実施例２に従った液体処理装置の模
式図である。

【図３】図２で示す液体処理装置の作用を説明するため
の模式図である。

【図４】この発明の実施例３に従った液体処理装置の模
式図である。

【図５】この発明の実施例４に従った液体処理装置の基
本構成を示す模式図である。

【図６】この発明の実施例５に従った液体処理装置の模
式図である。

【図７】この発明の実施例６に従った液体処理装置の模
式図である。

【符号の説明】

１０，２０，３１，４０，５０，６１ 壁部材 １２，２２，３２，４２，５２，６２ 帯状部材 ２１，５１ 管

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が流れる管路を形成する壁部材と、 時間とともに強さが変化する磁場を前記壁部材に印加す
   る磁場印加手段とを備え、 前記壁部材は、交互に配置された第１の部分と第２の部
   分とを含み、第１の部分は、相対的に低い磁化率を有
   し、前記第２の部分は、相対的に高い磁化率を有する、
   液体処理装置。
2. 【請求項２】 前記第１の部分は常磁性体を含み、前記
   第２の部分は強磁性体を含む、請求項１に記載の液体処
   理装置。
3. 【請求項３】 前記第１の部分は常磁性体からなる周壁
   面であり、前記第２の部分は前記周壁面に互いに間隔を
   あけて設けられた強磁性体からなる複数の帯状部分であ
   る、請求項１または２に記載の液体処理装置。
4. 【請求項４】 前記第２の部分は強磁性体からなる周壁
   面であり、前記第１の部分は前記周壁面に互いに間隔を
   あけて設けられた常磁性体からなる複数の帯状部分であ
   る、請求項１または２に記載の液体処理装置。
5. 【請求項５】 前記複数の帯状部分は前記周壁面に沿っ
   て巻線状に配置されている、請求項３または４に記載の
   液体処理装置。
6. 【請求項６】 前記複数の帯状部分は、前記周壁面に沿
   って互いに間隔をあけて配置された棒状部材である、請
   求項３または４に記載の液体処理装置。
7. 【請求項７】 前記周壁面は、熱交換器の管の内壁面で
   ある、請求項３または４に記載の液体処理装置。
8. 【請求項８】 前記磁場印加手段は、交流磁場を前記壁
   部材に印加する手段である、請求項１〜７のいずれか１
   項に記載の液体処理装置。
9. 【請求項９】 前記磁場印加手段は、超電導磁石によっ
   て前記壁部材に磁場を印加する手段である、請求項１〜
   ８のいずれか１項に記載の液体処理装置。