JP3663398B2 - 流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置及び流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体流路を流れる被処理流体を電磁処理することにより、流体流路の浄化、流体流路の防錆、流体流路に対するスケールの付着防止等を行う流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置及び流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭、プラント、工場、温泉等における上水管、下水管、冷却水の給水管、温水の給水管、排水管等の配管内には、種々の液体が流動している。この配管内を流動する液体中には、様々な成分の化合物が溶解状態あるいは微粒子の状態で含まれている。液体中に溶解する化合物は、配管の内壁面に沈着するとスケールとなる。このスケールの沈着量が増加すると、配管の内径を狭めることになり、配管内を流動する液体の流量や流速を減少させ、場合によって、管が閉塞することがある。
【０００３】
従来、配管内へのスケールの付着を防止する方法として、電場を利用した方法が知られている。この電場処理によるスケールの付着防止は、電場装置によって配管内を流動する液体内の化合物に電場を印加し、化合物を析出させて結晶化した微粒子とし、これによって化合物の配管内壁への付着を防止するものである。（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、スケールの付着防止を良好に行うには、この電場処理の電場強度や電場周波数を最適な値に設定する必要があり、そのために、配管内の液体中の微粒子を測定する微粒子測定手段と、前記微粒子測定手段の出力に基づいて電場発生手段を制御する制御手段とを設けて、配管内の液体中の微粒子の濃度が最大となるよう電場条件を制御する必要があるという問題がある。
【０００５】
そこで、このような制御手段が不要な、配管に流れる流体を電磁処理することにより、配管壁面の浄化、配管壁面の防錆、配管壁面に対するスケールの付着防止等を行う配管電磁処理方法が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献２に示されているように、被処理流体が通る導管と、該導管の外周に複数個設けられた鉄心及び該鉄心に巻回された励磁コイルと、その端部が導管内に突出し、前記流体が通る狭い間隙を形成するように設けられた継鉄心と、前記励磁コイルの起動手段とを有する磁気利用水処理装置が知られている。
【０００７】
ところで、特許文献２に記載された発明は、静磁場により、被処理流体を処理するものであり、効率が低いという問題がある。そこで、特許文献２に記載された発明は、端部が導管内に突出し、前記流体が通る狭い間隙を形成するように設けられた継鉄心を設けて、被処理流体に印加される磁界を高めるようにしている。しかしながら、特許文献２に記載された発明は、管の加工を行う必要があり、更に、管内の流体が、継鉄心に触れるので、適用する流体に制限があるという問題が新たに生じる。
【０００８】
そこで、静磁場による被処理流体処理よりも、効率の高い動磁場により被処理流体を処理する技術が知られている（特許文献３参照）。
【０００９】
特許文献３に記載された発明は、経過時間に対して電流値が異なり、かつ周波数が変化する方形波の交流電流を流すコイルを巻いたテスト流路中を結晶化可能な物質を含む被処理流体を流した後、該流体を乾燥させた際にできる結晶体粒径が小粒子化することをラボテストで確認し、次に実設備において、前記被処理流体が流れる第一の流体流路又は該第一の流体流路に導入する前記流体が流れる第二の流体流路の表面にコイルを巻きつけ、適用するコイル電流値を可変させ、小粒径結晶体が得られるコイル電流出力を決定し、前記コイルに２０Ｈｚ〜１ＭＨｚの帯域で周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を流し、コイルに流れる電流により誘起される電磁界により前記第一の流体流路又は第二の流体流路を流れる前記被処理流体を電磁処理する電磁処理装置が知られている
なお、特許文献３に記載された発明は、流体流路を構成する壁面の防錆、流体流路を構成する壁面に海生物が付着することの防止、前記流体流路を流れる油含有排水により前記流路壁面が詰ることの防止、前記流体流路を流れるアンモニア含有水からのアンモニア系物質が揮発することの防止、コンクリート使用後の残コンクリート分の処理を行うことが可能である。
【特許文献１】
特開１０−２４４２６６号公報
【特許文献２】
特開昭６２−１３２５８７号公報
【特許文献３】
特許第３２４７９４２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３に記載された発明は、方形波の交流電流をコイルに流すことにより、被処理流体を乾燥させた際にできる結晶体粒径を小粒子化するものであるが、特許文献３に記載された発明の装置では、多くの電力を必要とし、配管壁面の浄化、配管壁面の防錆、配管壁面に対するスケールの付着防止における効率が良くないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑み、動磁場により流体流路を流れる被処理流体の電磁処理を行う電磁処理装置を改良するものであり、特に、被処理流体を電磁処理するための出力コイルに流す電流波形を改良して、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置及び流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１３】
請求項１に記載された発明は、動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を処理する流体流路の電磁処理装置において、前記流体流路を巻回する出力コイルと、前記出力コイルに流す処理電流を発生する処理電流発生装置とを有し、前記処理電流発生装置は、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分回路を有し、該微分回路によって微分されたパルス信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、流体流路を巻回する出力コイルと、出力コイルに流す処理電流を発生する処理電流発生装置とを有し、処理電流発生装置は、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分回路を有し、該微分回路によって微分されたパルス信号を出力することにより、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置を提供することができる。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置において、前記処理電流発生回路から出力されるパルス信号の繰り返し周波数が、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚであることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載された発明によれば、処理電流発生回路から出力されるパルス信号の繰り返し周波数を、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚとすることにより、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置を提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置において、前記出力コイルに直列にコンデンサを挿入して、前記出力コイルに、直流成分が流れないようにしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載された発明によれば、出力コイルに直列にコンデンサを挿入して、出力コイルに、直流成分が流れないようにしたことにより、無駄な処理電流を省き、より効率的な電磁処理装置を提供することができる。
【００１９】
請求項４に記載された発明は、動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を処理する流体流路の電磁処理方法において、前記被処理流体を処理するための処理電流を発生する処理電流発生ステップと、前記処理電流発生ステップで発生した処理電流を、前記流体流路の外部を巻回する出力コイルに流す処理ステップとを有し、前記処理電流発生ステップは、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分ステップと、該微分ステップによって微分されたパルス信号を出力する出力ステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載された発明は、請求項４記載の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法において、前記処理電流発生ステップにより出力されるパルス信号の繰り返し周波数が、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚであることを特徴とする。
【００２１】
請求項４及び５に記載された発明により、請求項１〜３記載の電磁処理装置に適した流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２３】
本発明は、流体流路を構成する壁面の防錆、流体流路を構成する壁面に海生物が付着することの防止、前記流体流路を流れる油含有排水により前記流路壁面が詰ることの防止、前記流体流路を流れるアンモニア含有水からのアンモニア系物質が揮発することの防止、コンクリート使用後の残コンクリート分の処理を行うために、動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を電磁処理する電磁処理装置及び電磁処理方法である。
【００２４】
図１は、本発明者が使用した電磁処理試験装置を示す。図１の電磁処理試験装置は、塩ビ管１０、塩ビ管１０を覆う鉄管１１、鉄管１１を巻回する出力コイル１２１及び出力コイル１２２、出力コイル１２１及び出力コイル１２２に、電流を供給する処理電流発生装置１３と、処理電流発生装置１３と出力コイル１２により処理された処理水１４を貯蔵するタンク１５と、試験片１６及び処理水１４を循環させる水中ポンプ１７とから構成されている。なお、処理電流発生装置１３は、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分回路を有し、処理電流発生装置１３からは、微分回路によって微分されたパルス信号が出力される。この微分されたパルス信号によって、被処理流体が電磁処理される。
【００２５】
処理水１４は、水中ポンプ１７により、塩ビ管１０により循環させられる。塩ビ管を巻回する出力コイルに処理電流発生装置１３が生成した処理電流を流すと、処理水１４に動磁場が作用して、処理水１４を電磁処理する。その結果、電磁処理された処理水１４が、タンク１５に貯蔵される。この電磁処理された処理水１４が試験片１６に作用して、赤錆の除去、黒錆の生成、油の軟化等を行うことをテストによって、確認した。
【００２６】
図２（Ａ）は、テスト前の配管部材である。赤錆が見られる。図２（Ｂ）は、テスト後のタンク１５から取り出し直後の状態である。図２（Ｃ）は、毛ブラシで赤錆汚れを水洗いしたものである。これによれば、赤錆が取れ、黒錆が生成されていることが分かる。
【００２７】
図３（Ａ）は、テスト前に、グリストラップ内の油を投入した状態である。図３（Ｂ）は、テスト後の状態であり、油が軟化したことが分かる。
【００２８】
なお、図２及び図３における処理は、１５日掛けて行った。これを従来の方形波を出力コイルに流した場合であれば、３５日以上必要とするものであり、方形波を微分したパルス電流による処理が、２〜３倍程度、高効率であることが分かる。
【００２９】
図４は、処理電流発生装置の回路例である。図５は、そのブロック図である。
【００３０】
三角波発生回路２０で、波形Ａが発生されて、電圧／周波数変換回路２１に供給される。電圧／周波数変換回路２１は、電圧に応じたパルス周波数信号を出力する。電圧／周波数変換回路２１に、波形Ａのような三角波が供給されると、出力からパルスＦＭ変調された波形Ｂが得られる。波形Ｂの信号は、出力段Ａ２２と出力段Ｂ２３に同時に供給される。出力段では、後述するように、波形Ｂの微分パルス（波形Ｃ）が得られる。この波形Ｃの信号が、出力コイル１２に供給される。
【００３１】
また、処理電流発生装置の回路は、負荷断線検出回路２４を有し、負荷が断線した場合、警報回路２５によって、ブザー２６を鳴らし、ＬＥＤ２６を点灯し、外部に警報する。また、処理電流発生装置は、商用電源が供給されて直流電圧を供給する直流電源２７、直流電源２７の直流電圧を安定化する定電圧源２９及び電源の異常を検出する電源異常検出回路２８を有している。
【００３２】
次に、図４を用いて、処理電流発生装置について、より詳細に説明する。なお、図４の端子Ｔ１とＴ４、Ｔ２とＴ５及びＴ３とＴ６に３芯ケーブである出力コイル１２が接続される。
【００３３】
図５の三角波発生回路２０は、図４のコンパレータＩＣ０１、シュミット回路ＩＣ０２、フリップフロップ回路ＩＣ０３、ジャンパ線ＪＰ０１、ＪＰ０２、フォトカプラＰＣ０１、スイッチングトランジスタＴＲ０１、ＴＲ０２及びコンデンサＣ０１を有する。この三角波発生回路２０により、三角波（波形Ａ）が生成される。三角波のピーク値は、ＶＲ０１で設定され、三角波のボトム値は、ＶＲ０２で設定される。フリップフロップ回路ＩＣ０３からの出力がハイレベルであると、フォトカプラＰＣ０１が導通し、スイッチングトランジスタＴＲ０２がオフ状態となり、同時に、スイッチングトランジスタＴＲ０１はオン状態となる。スイッチングトランジスタＴＲ０２がオフ状態となり、スイッチングトランジスタＴＲ０１はオン状態となると、コンデンサＣ０１の充電が開始される。そのときの時定数は、Ｃ０１×Ｒ１６である。一方、フリップフロップ回路ＩＣ０３からの出力がローレベルとなると、フォトカプラＰＣ０１は遮断され、スイッチングトランジスタＴＲ０２がオンとなり、同時に、スイッチングトランジスタＴＲ０１はオフ状態となる。スイッチングトランジスタＴＲ０２がオン状態となり、スイッチングトランジスタＴＲ０１がオフ状態となると、コンデンサＣ０１の放電が開始される。そのときの時定数は、Ｃ０１×Ｒ１８である。
【００３４】
コンデンサＣ０１の値を１μＦとし、Ｒ１６とＲ１８の値を１００ＫΩと設定すると、約０．２Ｈｚの三角波が得られる。なお、得られた三角波（波形Ａ）は、ピーク値が約３２Ｖ、ボトム値が１〜２ボルトの信号である。この三角波（波形Ａ）は、Ｖ／Ｆ変換回路ＩＣ０４を有する電圧／周波数変換回路２１に供給される。
【００３５】
電圧／周波数変換回路２１で、波形Ｂに変換された信号は、二つの出力段２２、２３に供給される。図４では、一方の出力段は、トランジスタＴＲ０３、ＴＲ０４、ＴＲ０５、フォトカプラＰＣ０２を有し、他方の出力段は、トランジスタＴＲ０６、ＴＲ０７、ＴＲ０８、フォトカプラＰＣ０３を有している。
【００３６】
この出力段を、簡素化した図６を用いて説明する。図６の出力段は、簡素化したものであるが、図４の動作を的確に示すものである。なお、図６における抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２は、図４における抵抗Ｒ２６及びＲ３３、抵抗Ｒ２７及びＲ３４、コンデンサＣ０４及びＣ０７、コンデンサＣ０５及びＣ０８に相当する。また、図６におけるコンデンサＣ３は、図４におけるコンデンサＣ１７又はＣ１８に相当する。また、出力コイルＬ１は、図１における出力コイル１２に相当する。
【００３７】
トランジスタＴＲ１及びＴＲ２には、波形Ｂを拡大した図６（Ｂ）に示されている方形波信号が供給される。
【００３８】
時点ｔ１で、トランジスタＴＲ１が導通を開始し、このトランジスタＴＲ１は、Ｔ０期間の間、導通するように制御される。ところで、時点ｔ１で、トランジスタＴＲ１がオン状態となると、電源Ｂ１から充電電流Ｄ１が、トランジスタＴＲ１、コンデンサＣ１、コンデンサＣ３及び出力コイルＬ１に流れて、コンデンサＣ１、コンデンサＣ３を充電する。コンデンサＣ１、コンデンサＣ３が満充電されると、トランジスタＴＲ１はオフ状態となる。このコンデンサＣ１及びコンデンサＣ３が満充電される期間は一瞬であるので、出力コイルＬ１には、図６（Ｃ）のパルスＰ１の電流（微分パルス）が流れる。充電されたＣ１の電荷は、抵抗Ｒ１を介して放電される。なお、充電されたＣ３の電荷は、トランジスタＲ２が導通する時に放電される。
【００３９】
同様に、時点ｔ２で、トランジスタＴＲ２が導通を開始する。時点ｔ２で、トランジスタＴＲ２がオン状態となると、電源Ｂ２から充電電流Ｄ２が、トランジスタＴＲ２、コンデンサＣ２、コンデンサＣ３及び出力コイルＬ１に流れて、コンデンサＣ２を充電し、コンデンサＣ３を放電して、その後の充電を行う。コンデンサＣ２、コンデンサＣ３が満充電されると、トランジスタＴＲ２はオフ状態となる。このコンデンサＣ１の充電及びコンデンサＣ２の放電・充電される期間は一瞬であるので、出力コイルＬ１には、図６（Ｂ）のパルスＰ２の電流（微分パルス）が流れる。
【００４０】
従って、鉄管１１を巻回する出力コイル１２に相当する出力コイルＬ１には、図６（Ｃ）のような微分パルスが流れる。
【００４１】
図６におけるコンデンサＣ３は、直流成分の電流をカットするもので、このコンデンサにより、Ｔ０期間における無駄な直流成分が流れない。これにより、電力の消費を低減することができる。
【００４２】
また、図６におけるコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２は、図６（Ｂ）に示されている方形波信号の立上がり又は立下り時に、トランジスタＴＲ１又はトランジスタＴＲ２が導通したときに、抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２をシャントして、電流を流し易くする機能を有する。
【００４３】
図４に戻って、二つの出力段２２、２３が正常に動作しているときは、フォトカプラＰＣ０２及びＰＣ０３が導通し、トランジスタＴＲ０９をオフ状態、トランジスタＴＲ１０をオン状態として、コンデンサＣ０８は充電されずローレベルにある。その結果、二つの出力段２２、２３が正常に動作しているときは、トランジスタＴＲ１１及びトランジスタＴＲ１２をオフ状態として、リレーＲＹ０１は駆動されない。リレーＲＹ０１は駆動されない状態では、ＩＣ０５により、青のＬＥＤ０１及び青のＬＥＤ０２が交互に点滅する。
【００４４】
しかしながら、二つの出力段２２、２３の内、少なくとも、一方の出力段が正常に動作しなくなると、トランジスタＴＲ０９をオン状態、トランジスタＴＲ１０がオフ状態となり、コンデンサＣ０８が充電される。その結果、トランジスタＴＲ１１及びトランジスタＴＲ１２をオン状態として、リレーＲＹ０１を駆動する。リレーＲＹ０１が駆動された状態では、ＩＣ０５は、動作を停止し、ＩＣ０６により、赤のＬＥＤ０３が点滅し、ブザーＢＺが鳴って警報を発する。
【００４５】
図７に、出力コイル１２に流れる電流の測定回路を示す。出力コイル１２に直列に抵抗３２を挿入し、シンクロスコープ３１によって、その両端の電圧Ｖ１を、測定して、出力コイル１２に流れる電流Ｉ１を測定した。
【００４６】
抵抗３２の抵抗をＲ３２とすれば、抵抗３２には、
Ｖ１＝Ｒ３２×Ｉ１
の電圧が発生するので、
Ｉ１＝Ｖ１／Ｒ３２
として、電流Ｉ１を求めることができる。
【００４７】
図８（Ａ）には、処理電流発生回路３３で生成した電流が、従来の方形波の場合を示している。方形波の立上がり及び立下りにおいて、過度現象が発生しているが、基本的には、方形波の電流が、出力コイルに流れている。
【００４８】
図８（Ｂ）には、処理電流発生回路３３で生成した電流が、本発明の微分回路によって微分されたパルス信号の場合を示している。方形波の立上がり及び立下りにおいて、それぞれ一つのパルス信号が発生している。なお、本発明では、方形波の立上がり及び立下りにおけるパルス信号に加えて、多少のリンギング信号が重畳してもよい。
【００４９】
図８（Ｂ）の処理電流は、方形波の立上がり及び立下りにおいて、それぞれ一つのパルス電流が流れるのみであり、図８（Ａ）の方形波の電流と比較して、消費電力は極めて少ないことが分かる。
【００５０】
本発明では、出力コイルに直列にコンデンサを挿入して、出力コイルに、直流成分が流れないようにしたものであるが、図８（Ｃ）は、出力コイルに直列にコンデンサを挿入しない場合の電流である。図６におけるコンデンサＣ１及びＣ２に蓄積された電荷が、図６のＴ０期間に放電して、斜線のような電流が流れる。この斜線の電流は、流体流路を流れる被処理流体を、ほとんど処理しないので、無駄な電流である。
【００５１】
本発明は、この無駄な電流をなくしたので、より効率の良い流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置を提供することができる。
【００５２】
上述したように、本発明の方形波を微分したパルス電流による処理は、従来の方形波の電流による処理に比較して、２〜３倍程度、高効率である。その理由を実際の被処理流体の変化を通して、検証する。
【００５３】
図９に検証に用いた処理装置を示す。図９の処理装置は、ボール４５に被処理流体を採取して、漏斗４４に注いで、鉄管４３中を流し、ボール４２で被処理流体を受ける。被処理流体は、鉄管４３中を流れる間に、処理電流発生装置４１及び出力コイル４６１及び出力コイル４６２により電磁処理される。なお、本検証では、方形波を微分したパルス電流による処理と、本発明の方形波を微分したパルス電流による処理とを、それぞれ、１回、３回及び５回行なった後の被処理流体の顕微鏡写真によって、比較した。
【００５４】
なお、本検証において使用した顕微鏡の仕様は次の通りである。
【００５５】
メーカ：ＮｉＫＯＮ
機器製作番号：１９９３２５
形式：ＮｉＫＯＮ ＡＦＸ−II―Ａ
カメラ：ＦＸ−３５ＷＡ
本実験において使用した撮影用付属機器の仕様は次の通りである。
【００５６】
ＭＯＤＥＬ： ＡＦＸ−IIＡ
ＷＡＲＮＩＮＧ−ＦＩＲＥ ＨＡＺＡＲＤ−ＦＯＲ
機器製作番号：４４５４４５
図１０（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、方形波の電流による処理における１回、３回及び５回行なった後の被処理流体の１００倍の顕微鏡写真である。
【００５７】
１回目の図１０（Ａ）では、細かいスケールが見える。３回目の図１０（Ｂ）では、スケールは小さくなっているが、スケールの形状には変化はない。５回目の図１０（Ｃ）では、図１０（Ｂ）と同様に、スケールは小さくなっているが、スケールの形状には変化はない。
【００５８】
図１１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、本発明の方形波を微分したパルス電流による処理における１回、３回及び５回行なった後の被処理流体の１００倍の顕微鏡写真である。
【００５９】
１回目の図１１（Ａ）では、スケールが細分化され、かつ、スケール内にサシ状（カギ状）のスケールが見える。３回目の図１２（Ｂ）では、更に、サシ状（カギ状）が進んでいる。５回目の図１１（Ｃ）では、更に、スケールの変化が見られ。ギザギザの程度が増加している。
【００６０】
なお、図１２（Ａ）、（Ｂ）に図１１（Ａ）、（Ｃ）の２００倍の顕微鏡写真を示す。これによれば、図１２（Ａ）において、スケール内に空隙ができている。また、図１２（Ｂ）では、図１１（Ｃ）では、はっきりしていなかったが、ギザギザの程度が増加し、空隙が更に大きくなっていることが分かる。
【００６１】
このように、方形波を微分したパルス電流による処理によれば、被処理流体にギザギザができ、かつ、スケール内に空隙ができることが分かった。これは、方形波の電流による処理には見られない画期的なことである。このように、方形波を微分したパルス電流による処理は、被処理流体のスケールにギザギザができ、そのスケールの面積が大きくなることにより、処理が進むものと思われる。また、方形波を微分したパルス電流による処理は、スケール内に空隙ができることにより、スケールが破壊し易くなって、スケールの破壊が進むものと思われる。
【００６２】
図１３に、図９の装置を用いて、本発明における方形波を微分したパルス電流の繰り返し周波数の影響を示す。
【００６３】
これによれば、２００Ｈｚでスケールの変化が開始され、７００Ｈｚで多角形変化が始まり、３ＫＨｚでサシ状のスケールが現れ、５０ＫＨｚでスケールの多角形が多くなり、５００ＫＨｚではスケールの形状が更に細かくなり、１ＭＨｚではスケールの形状が丸くなる。
【００６４】
してみると、方形波を微分したパルス電流の繰り返し周波数は、２００Ｈｚ以上で１ＭＨｚ未満であれば効果を発することができる。好ましくは、７００Ｈｚ〜５００ＫＨｚの範囲である。更に好ましくは、３ＫＨｚ〜５００ＫＨｚの範囲である。
【００６５】
なお、図９の装置を用いて、本発明における方形波を微分したパルス電流の大きさの影響も調べてみた。これについては、データを示さないが、パルス電流の大きさが大きいほど、効果が発揮されることが分かった。
本発明の動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を処理する流体流路の電磁処理方法は、前記被処理流体を処理するための処理電流を発生する処理電流発生ステップと、前記処理電流発生ステップで発生した処理電流を、前記流体流路の外部を巻回する出力コイルに流す処理ステップとを有し、前記処理電流発生ステップは、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分ステップと、該微分ステップによって微分されたパルス信号を出力する出力ステップとを有するものである。
【００６６】
なお、本発明は、流体流路を構成する壁面の防錆、流体流路を構成する壁面に海生物が付着することの防止、前記流体流路を流れる油含有排水により前記流路壁面が詰ることの防止、前記流体流路を流れるアンモニア含有水からのアンモニア系物質が揮発することの防止、コンクリート使用後の残コンクリート分の処理を行うことが可能である。
【００６７】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置及び流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法を提供することができる。
【００６８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者が使用した電磁処理試験装置である。
【図２】試験結果を説明するための写真（その１）である。
【図３】試験結果を説明するための写真（その１）である。
【図４】本発明の処理電流発生装置の回路例を説明するための図である。
【図５】図４の回路ブロック図である。
【図６】出力段を説明するための図である。
【図７】出力コイルに流れる電流の測定回路を説明するための図である。
【図８】 処理電流を説明するための図である。
【図９】検証に用いた処理装置である。
【図１０】方形波の電流による処理における顕微鏡写真である。
【図１１】本発明の方形波を微分したパルス電流による処理における顕微鏡写真（その１）である。
【図１２】本発明の方形波を微分したパルス電流による処理における顕微鏡写真（その２）である。
【図１３】本発明における方形波を微分したパルス電流の繰り返し周波数の影響を示す表である。
【符号の説明】
１０ 塩ビ管
１１、４３ 鉄管
１２、４６ 出力コイル
１３、３３、４１ 処理電流発生装置
１４ 処理水
１５ タンク
１６ 試験片
１７ 水中ポンプ
２０ 三角波発生回路
２１ 電圧／周波数変換回路
２２、２３ 出力段
２４ 負荷断線検出回路
２５ 警報回路
２６ ブザー・ＬＥＤ
２７ 直流電源
２８ 電源異常検出回路
２９ 定電圧源
３１ シンクロスコープ
３２ 抵抗
４２、４５ ボール
４４ 漏斗
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体流路を流れる被処理流体を電磁処理することにより、流体流路の浄化、流体流路の防錆、流体流路に対するスケールの付着防止等を行う流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置及び流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭、プラント、工場、温泉等における上水管、下水管、冷却水の給水管、温水の給水管、排水管等の配管内には、種々の液体が流動している。この配管内を流動する液体中には、様々な成分の化合物が溶解状態あるいは微粒子の状態で含まれている。液体中に溶解する化合物は、配管の内壁面に沈着するとスケールとなる。このスケールの沈着量が増加すると、配管の内径を狭めることになり、配管内を流動する液体の流量や流速を減少させ、場合によって、管が閉塞することがある。
【０００３】
従来、配管内へのスケールの付着を防止する方法として、電場を利用した方法が知られている。この電場処理によるスケールの付着防止は、電場装置によって配管内を流動する液体内の化合物に電場を印加し、化合物を析出させて結晶化した微粒子とし、これによって化合物の配管内壁への付着を防止するものである。（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、スケールの付着防止を良好に行うには、この電場処理の電場強度や電場周波数を最適な値に設定する必要があり、そのために、配管内の液体中の微粒子を測定する微粒子測定手段と、前記微粒子測定手段の出力に基づいて電場発生手段を制御する制御手段とを設けて、配管内の液体中の微粒子の濃度が最大となるよう電場条件を制御する必要があるという問題がある。
【０００５】
そこで、このような制御手段が不要な、配管に流れる流体を電磁処理することにより、配管壁面の浄化、配管壁面の防錆、配管壁面に対するスケールの付着防止等を行う配管電磁処理方法が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献２に示されているように、被処理流体が通る導管と、該導管の外周に複数個設けられた鉄心及び該鉄心に巻回された励磁コイルと、その端部が導管内に突出し、前記流体が通る狭い間隙を形成するように設けられた継鉄心と、前記励磁コイルの起動手段とを有する磁気利用水処理装置が知られている。
【０００７】
ところで、特許文献２に記載された発明は、静磁場により、被処理流体を処理するものであり、効率が低いという問題がある。そこで、特許文献２に記載された発明は、端部が導管内に突出し、前記流体が通る狭い間隙を形成するように設けられた継鉄心を設けて、被処理流体に印加される磁界を高めるようにしている。しかしながら、特許文献２に記載された発明は、管の加工を行う必要があり、更に、管内の流体が、継鉄心に触れるので、適用する流体に制限があるという問題が新たに生じる。
【０００８】
そこで、静磁場による被処理流体処理よりも、効率の高い動磁場により被処理流体を処理する技術が知られている（特許文献３参照）。
【０００９】
特許文献３に記載された発明は、経過時間に対して電流値が異なり、かつ周波数が変化する方形波の交流電流を流すコイルを巻いたテスト流路中を結晶化可能な物質を含む被処理流体を流した後、該流体を乾燥させた際にできる結晶体粒径が小粒子化することをラボテストで確認し、次に実設備において、前記被処理流体が流れる第一の流体流路又は該第一の流体流路に導入する前記流体が流れる第二の流体流路の表面にコイルを巻きつけ、適用するコイル電流値を可変させ、小粒径結晶体が得られるコイル電流出力を決定し、前記コイルに２０Ｈｚ〜１ＭＨｚの帯域で周波数が時間的に変化する方形波の交流電流を流し、コイルに流れる電流により誘起される電磁界により前記第一の流体流路又は第二の流体流路を流れる前記被処理流体を電磁処理する電磁処理装置が知られている
なお、特許文献３に記載された発明は、流体流路を構成する壁面の防錆、流体流路を構成する壁面に海生物が付着することの防止、前記流体流路を流れる油含有排水により前記流路壁面が詰ることの防止、前記流体流路を流れるアンモニア含有水からのアンモニア系物質が揮発することの防止、コンクリート使用後の残コンクリート分の処理を行うことが可能である。
【特許文献１】
特開１０−２４４２６６号公報
【特許文献２】
特開昭６２−１３２５８７号公報
【特許文献３】
特許第３２４７９４２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３に記載された発明は、方形波の交流電流をコイルに流すことにより、被処理流体を乾燥させた際にできる結晶体粒径を小粒子化するものであるが、特許文献３に記載された発明の装置では、多くの電力を必要とし、配管壁面の浄化、配管壁面の防錆、配管壁面に対するスケールの付着防止における効率が良くないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑み、動磁場により流体流路を流れる被処理流体の電磁処理を行う電磁処理装置を改良するものであり、特に、被処理流体を電磁処理するための出力コイルに流す電流波形を改良して、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置及び流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１３】
請求項１に記載された発明は、動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を処理する流体流路の電磁処理装置において、前記流体流路を巻回する出力コイルと、前記出力コイルに流す処理電流を発生する処理電流発生装置とを有し、前記処理電流発生装置は、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分回路を有し、該微分回路によって微分されたパルス信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、流体流路を巻回する出力コイルと、出力コイルに流す処理電流を発生する処理電流発生装置とを有し、処理電流発生装置は、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分回路を有し、該微分回路によって微分されたパルス信号を出力することにより、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置を提供することができる。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置において、前記処理電流発生回路から出力されるパルス信号の繰り返し周波数が、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚであることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載された発明によれば、処理電流発生回路から出力されるパルス信号の繰り返し周波数を、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚとすることにより、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置を提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置において、前記出力コイルに直列にコンデンサを挿入して、前記出力コイルに、直流成分が流れないようにしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載された発明によれば、出力コイルに直列にコンデンサを挿入して、出力コイルに、直流成分が流れないようにしたことにより、無駄な処理電流を省き、より効率的な電磁処理装置を提供することができる。
【００１９】
請求項４に記載された発明は、動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を処理する流体流路の電磁処理方法において、前記被処理流体を処理するための処理電流を発生する処理電流発生ステップと、前記処理電流発生ステップで発生した処理電流を、前記流体流路の外部を巻回する出力コイルに流す処理ステップとを有し、前記処理電流発生ステップは、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分ステップと、該微分ステップによって微分されたパルス信号を出力する出力ステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載された発明は、請求項４記載の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法において、前記処理電流発生ステップにより出力されるパルス信号の繰り返し周波数が、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚであることを特徴とする。
【００２１】
請求項４及び５に記載された発明により、請求項１〜３記載の電磁処理装置に適した流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法を提供することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２３】
本発明は、流体流路を構成する壁面の防錆、流体流路を構成する壁面に海生物が付着することの防止、前記流体流路を流れる油含有排水により前記流路壁面が詰ることの防止、前記流体流路を流れるアンモニア含有水からのアンモニア系物質が揮発することの防止、コンクリート使用後の残コンクリート分の処理を行うために、動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を電磁処理する電磁処理装置及び電磁処理方法である。
【００２４】
図１は、本発明者が使用した電磁処理試験装置を示す。図１の電磁処理試験装置は、塩ビ管１０、塩ビ管１０を覆う鉄管１１、鉄管１１を巻回する出力コイル１２１及び出力コイル１２２、出力コイル１２１及び出力コイル１２２に、電流を供給する処理電流発生装置１３と、処理電流発生装置１３と出力コイル１２により処理された処理水１４を貯蔵するタンク１５と、試験片１６及び処理水１４を循環させる水中ポンプ１７とから構成されている。なお、処理電流発生装置１３は、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分回路を有し、処理電流発生装置１３からは、微分回路によって微分されたパルス信号が出力される。この微分されたパルス信号によって、被処理流体が電磁処理される。
【００２５】
処理水１４は、水中ポンプ１７により、塩ビ管１０により循環させられる。塩ビ管を巻回する出力コイルに処理電流発生装置１３が生成した処理電流を流すと、処理水１４に動磁場が作用して、処理水１４を電磁処理する。その結果、電磁処理された処理水１４が、タンク１５に貯蔵される。この電磁処理された処理水１４が試験片１６に作用して、赤錆の除去、黒錆の生成、油の軟化等を行うことをテストによって、確認した。
【００２６】
図２（Ａ）は、テスト前の配管部材である。赤錆が見られる。図２（Ｂ）は、テスト後のタンク１５から取り出し直後の状態である。図２（Ｃ）は、毛ブラシで赤錆汚れを水洗いしたものである。これによれば、赤錆が取れ、黒錆が生成されていることが分かる。
【００２７】
図３（Ａ）は、テスト前に、グリストラップ内の油を投入した状態である。図３（Ｂ）は、テスト後の状態であり、油が軟化したことが分かる。
【００２８】
なお、図２及び図３における処理は、１５日掛けて行った。これを従来の方形波を出力コイルに流した場合であれば、３５日以上必要とするものであり、方形波を微分したパルス電流による処理が、２〜３倍程度、高効率であることが分かる。
【００２９】
図４は、処理電流発生装置の回路例である。図５は、そのブロック図である。
【００３０】
三角波発生回路２０で、波形Ａが発生されて、電圧／周波数変換回路２１に供給される。電圧／周波数変換回路２１は、電圧に応じたパルス周波数信号を出力する。電圧／周波数変換回路２１に、波形Ａのような三角波が供給されると、出力からパルスＦＭ変調された波形Ｂが得られる。波形Ｂの信号は、出力段Ａ２２と出力段Ｂ２３に同時に供給される。出力段では、後述するように、波形Ｂの微分パルス（波形Ｃ）が得られる。この波形Ｃの信号が、出力コイル１２に供給される。
【００３１】
また、処理電流発生装置の回路は、負荷断線検出回路２４を有し、負荷が断線した場合、警報回路２５によって、ブザー２６を鳴らし、ＬＥＤ２６を点灯し、外部に警報する。また、処理電流発生装置は、商用電源が供給されて直流電圧を供給する直流電源２７、直流電源２７の直流電圧を安定化する定電圧源２９及び電源の異常を検出する電源異常検出回路２８を有している。
【００３２】
次に、図４を用いて、処理電流発生装置について、より詳細に説明する。なお、図４の端子Ｔ１とＴ４、Ｔ２とＴ５及びＴ３とＴ６に３芯ケーブである出力コイル１２が接続される。
【００３３】
図５の三角波発生回路２０は、図４のコンパレータＩＣ０１、シュミット回路ＩＣ０２、フリップフロップ回路ＩＣ０３、ジャンパ線ＪＰ０１、ＪＰ０２、フォトカプラＰＣ０１、スイッチングトランジスタＴＲ０１、ＴＲ０２及びコンデンサＣ０１を有する。この三角波発生回路２０により、三角波（波形Ａ）が生成される。三角波のピーク値は、ＶＲ０１で設定され、三角波のボトム値は、ＶＲ０２で設定される。フリップフロップ回路ＩＣ０３からの出力がハイレベルであると、フォトカプラＰＣ０１が導通し、スイッチングトランジスタＴＲ０２がオフ状態となり、同時に、スイッチングトランジスタＴＲ０１はオン状態となる。スイッチングトランジスタＴＲ０２がオフ状態となり、スイッチングトランジスタＴＲ０１はオン状態となると、コンデンサＣ０１の充電が開始される。そのときの時定数は、Ｃ０１×Ｒ１６である。一方、フリップフロップ回路ＩＣ０３からの出力がローレベルとなると、フォトカプラＰＣ０１は遮断され、スイッチングトランジスタＴＲ０２がオンとなり、同時に、スイッチングトランジスタＴＲ０１はオフ状態となる。スイッチングトランジスタＴＲ０２がオン状態となり、スイッチングトランジスタＴＲ０１がオフ状態となると、コンデンサＣ０１の放電が開始される。そのときの時定数は、Ｃ０１×Ｒ１８である。
【００３４】
コンデンサＣ０１の値を１μＦとし、Ｒ１６とＲ１８の値を１００ＫΩと設定すると、約０．２Ｈｚの三角波が得られる。なお、得られた三角波（波形Ａ）は、ピーク値が約３２Ｖ、ボトム値が１〜２ボルトの信号である。この三角波（波形Ａ）は、Ｖ／Ｆ変換回路ＩＣ０４を有する電圧／周波数変換回路２１に供給される。
【００３５】
電圧／周波数変換回路２１で、波形Ｂに変換された信号は、二つの出力段２２、２３に供給される。図４では、一方の出力段は、トランジスタＴＲ０３、ＴＲ０４、ＴＲ０５、フォトカプラＰＣ０２を有し、他方の出力段は、トランジスタＴＲ０６、ＴＲ０７、ＴＲ０８、フォトカプラＰＣ０３を有している。
【００３６】
この出力段を、簡素化した図６を用いて説明する。図６の出力段は、簡素化したものであるが、図４の動作を的確に示すものである。なお、図６における抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２は、図４における抵抗Ｒ２６及びＲ３３、抵抗Ｒ２７及びＲ３４、コンデンサＣ０４及びＣ０７、コンデンサＣ０５及びＣ０８に相当する。また、図６におけるコンデンサＣ３は、図４におけるコンデンサＣ１７又はＣ１８に相当する。また、出力コイルＬ１は、図１における出力コイル１２に相当する。
【００３７】
トランジスタＴＲ１及びＴＲ２には、波形Ｂを拡大した図６（Ｂ）に示されている方形波信号が供給される。
【００３８】
時点ｔ１で、トランジスタＴＲ１が導通を開始し、このトランジスタＴＲ１は、Ｔ０期間の間、導通するように制御される。ところで、時点ｔ１で、トランジスタＴＲ１がオン状態となると、電源Ｂ１から充電電流Ｄ１が、トランジスタＴＲ１、コンデンサＣ１、コンデンサＣ３及び出力コイルＬ１に流れて、コンデンサＣ１、コンデンサＣ３を充電する。コンデンサＣ１、コンデンサＣ３が満充電されると、トランジスタＴＲ１はオフ状態となる。このコンデンサＣ１及びコンデンサＣ３が満充電される期間は一瞬であるので、出力コイルＬ１には、図６（Ｃ）のパルスＰ１の電流（微分パルス）が流れる。充電されたＣ１の電荷は、抵抗Ｒ１を介して放電される。なお、充電されたＣ３の電荷は、トランジスタＲ２が導通する時に放電される。
【００３９】
同様に、時点ｔ２で、トランジスタＴＲ２が導通を開始する。時点ｔ２で、トランジスタＴＲ２がオン状態となると、電源Ｂ２から充電電流Ｄ２が、トランジスタＴＲ２、コンデンサＣ２、コンデンサＣ３及び出力コイルＬ１に流れて、コンデンサＣ２を充電し、コンデンサＣ３を放電して、その後の充電を行う。コンデンサＣ２、コンデンサＣ３が満充電されると、トランジスタＴＲ２はオフ状態となる。このコンデンサＣ１の充電及びコンデンサＣ２の放電・充電される期間は一瞬であるので、出力コイルＬ１には、図６（Ｂ）のパルスＰ２の電流（微分パルス）が流れる。
【００４０】
従って、鉄管１１を巻回する出力コイル１２に相当する出力コイルＬ１には、図６（Ｃ）のような微分パルスが流れる。
【００４１】
図６におけるコンデンサＣ３は、直流成分の電流をカットするもので、このコンデンサにより、Ｔ０期間における無駄な直流成分が流れない。これにより、電力の消費を低減することができる。
【００４２】
また、図６におけるコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２は、図６（Ｂ）に示されている方形波信号の立上がり又は立下り時に、トランジスタＴＲ１又はトランジスタＴＲ２が導通したときに、抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２をシャントして、電流を流し易くする機能を有する。
【００４３】
図４に戻って、二つの出力段２２、２３が正常に動作しているときは、フォトカプラＰＣ０２及びＰＣ０３が導通し、トランジスタＴＲ０９をオフ状態、トランジスタＴＲ１０をオン状態として、コンデンサＣ０８は充電されずローレベルにある。その結果、二つの出力段２２、２３が正常に動作しているときは、トランジスタＴＲ１１及びトランジスタＴＲ１２をオフ状態として、リレーＲＹ０１は駆動されない。リレーＲＹ０１は駆動されない状態では、ＩＣ０５により、青のＬＥＤ０１及び青のＬＥＤ０２が交互に点滅する。
【００４４】
しかしながら、二つの出力段２２、２３の内、少なくとも、一方の出力段が正常に動作しなくなると、トランジスタＴＲ０９をオン状態、トランジスタＴＲ１０がオフ状態となり、コンデンサＣ０８が充電される。その結果、トランジスタＴＲ１１及びトランジスタＴＲ１２をオン状態として、リレーＲＹ０１を駆動する。リレーＲＹ０１が駆動された状態では、ＩＣ０５は、動作を停止し、ＩＣ０６により、赤のＬＥＤ０３が点滅し、ブザーＢＺが鳴って警報を発する。
【００４５】
図７に、出力コイル１２に流れる電流の測定回路を示す。出力コイル１２に直列に抵抗３２を挿入し、シンクロスコープ３１によって、その両端の電圧Ｖ１を、測定して、出力コイル１２に流れる電流Ｉ１を測定した。
【００４６】
抵抗３２の抵抗をＲ３２とすれば、抵抗３２には、
Ｖ１＝Ｒ３２×Ｉ１
の電圧が発生するので、
Ｉ１＝Ｖ１／Ｒ３２
として、電流Ｉ１を求めることができる。
【００４７】
図８（Ａ）には、処理電流発生回路３３で生成した電流が、従来の方形波の場合を示している。方形波の立上がり及び立下りにおいて、過度現象が発生しているが、基本的には、方形波の電流が、出力コイルに流れている。
【００４８】
図８（Ｂ）には、処理電流発生回路３３で生成した電流が、本発明の微分回路によって微分されたパルス信号の場合を示している。方形波の立上がり及び立下りにおいて、それぞれ一つのパルス信号が発生している。なお、本発明では、方形波の立上がり及び立下りにおけるパルス信号に加えて、多少のリンギング信号が重畳してもよい。
【００４９】
図８（Ｂ）の処理電流は、方形波の立上がり及び立下りにおいて、それぞれ一つのパルス電流が流れるのみであり、図８（Ａ）の方形波の電流と比較して、消費電力は極めて少ないことが分かる。
【００５０】
本発明では、出力コイルに直列にコンデンサを挿入して、出力コイルに、直流成分が流れないようにしたものであるが、図８（Ｃ）は、出力コイルに直列にコンデンサを挿入しない場合の電流である。図６におけるコンデンサＣ１及びＣ２に蓄積された電荷が、図６のＴ０期間に放電して、斜線のような電流が流れる。この斜線の電流は、流体流路を流れる被処理流体を、ほとんど処理しないので、無駄な電流である。
【００５１】
本発明は、この無駄な電流をなくしたので、より効率の良い流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置を提供することができる。
【００５２】
上述したように、本発明の方形波を微分したパルス電流による処理は、従来の方形波の電流による処理に比較して、２〜３倍程度、高効率である。その理由を実際の被処理流体の変化を通して、検証する。
【００５３】
図９に検証に用いた処理装置を示す。図９の処理装置は、ボール４５に被処理流体を採取して、漏斗４４に注いで、鉄管４３中を流し、ボール４２で被処理流体を受ける。被処理流体は、鉄管４３中を流れる間に、処理電流発生装置４１及び出力コイル４６１及び出力コイル４６２により電磁処理される。なお、本検証では、方形波を微分したパルス電流による処理と、本発明の方形波を微分したパルス電流による処理とを、それぞれ、１回、３回及び５回行なった後の被処理流体の顕微鏡写真によって、比較した。
【００５４】
なお、本検証において使用した顕微鏡の仕様は次の通りである。
【００５５】
メーカ：ＮｉＫＯＮ
機器製作番号：１９９３２５
形式：ＮｉＫＯＮ ＡＦＸ−II―Ａ
カメラ：ＦＸ−３５ＷＡ
【００５６】
ＭＯＤＥＬ： ＡＦＸ−IIＡ
ＷＡＲＮＩＮＧ−ＦＩＲＥ ＨＡＺＡＲＤ−ＦＯＲ
機器製作番号：４４５４４５
図１０（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、方形波の電流による処理における１回、３回及び５回行なった後の被処理流体の１００倍の顕微鏡写真である。
【００５７】
１回目の図１０（Ａ）では、細かいスケールが見える。３回目の図１０（Ｂ）では、スケールは小さくなっているが、スケールの形状には変化はない。５回目の図１０（Ｃ）では、図１０（Ｂ）と同様に、スケールは小さくなっているが、スケールの形状には変化はない。
【００５８】
図１１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、本発明の方形波を微分したパルス電流による処理における１回、３回及び５回行なった後の被処理流体の１００倍の顕微鏡写真である。
【００５９】
１回目の図１１（Ａ）では、スケールが細分化され、かつ、スケール内にサシ状（カギ状）のスケールが見える。３回目の図１２（Ｂ）では、更に、サシ状（カギ状）が進んでいる。５回目の図１１（Ｃ）では、更に、スケールの変化が見られ。ギザギザの程度が増加している。
【００６０】
なお、図１２（Ａ）、（Ｂ）に図１１（Ａ）、（Ｃ）の２００倍の顕微鏡写真を示す。これによれば、図１２（Ａ）において、スケール内に空隙ができている。また、図１２（Ｂ）では、図１１（Ｃ）では、はっきりしていなかったが、ギザギザの程度が増加し、空隙が更に大きくなっていることが分かる。
【００６１】
このように、方形波を微分したパルス電流による処理によれば、被処理流体にギザギザができ、かつ、スケール内に空隙ができることが分かった。これは、方形波の電流による処理には見られない画期的なことである。このように、方形波を微分したパルス電流による処理は、被処理流体のスケールにギザギザができ、そのスケールの面積が大きくなることにより、処理が進むものと思われる。また、方形波を微分したパルス電流による処理は、スケール内に空隙ができることにより、スケールが破壊し易くなって、スケールの破壊が進むものと思われる。
【００６２】
図１３に、図９の装置を用いて、本発明における方形波を微分したパルス電流の繰り返し周波数の影響を示す。
【００６３】
これによれば、２００Ｈｚでスケールの変化が開始され、７００Ｈｚで多角形変化が始まり、３ＫＨｚでサシ状のスケールが現れ、５０ＫＨｚでスケールの多角形が多くなり、５００ＫＨｚではスケールの形状が更に細かくなり、１ＭＨｚではスケールの形状が丸くなる。
【００６４】
してみると、方形波を微分したパルス電流の繰り返し周波数は、２００Ｈｚ以上で１ＭＨｚ未満であれば効果を発することができる。好ましくは、７００Ｈｚ〜５００ＫＨｚの範囲である。更に好ましくは、３ＫＨｚ〜５００ＫＨｚの範囲である。
【００６５】
なお、図９の装置を用いて、本発明における方形波を微分したパルス電流の大きさの影響も調べてみた。これについては、データを示さないが、パルス電流の大きさが大きいほど、効果が発揮されることが分かった。
本発明の動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を処理する流体流路の電磁処理方法は、前記被処理流体を処理するための処理電流を発生する処理電流発生ステップと、前記処理電流発生ステップで発生した処理電流を、前記流体流路の外部を巻回する出力コイルに流す処理ステップとを有し、前記処理電流発生ステップは、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分ステップと、該微分ステップによって微分されたパルス信号を出力する出力ステップとを有するものである。
【００６６】
なお、本発明は、流体流路を構成する壁面の防錆、流体流路を構成する壁面に海生物が付着することの防止、前記流体流路を流れる油含有排水により前記流路壁面が詰ることの防止、前記流体流路を流れるアンモニア含有水からのアンモニア系物質が揮発することの防止、コンクリート使用後の残コンクリート分の処理を行うことが可能である。
【００６７】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、高効率で、かつ低消費電力の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置及び流体流路を流れる被処理流体の電磁処理方法を提供することができる。
【００６８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者が使用した電磁処理試験装置である。
【図２】試験結果を説明するための写真（その１）である。
【図３】試験結果を説明するための写真（その１）である。
【図４】本発明の処理電流発生装置の回路例を説明するための図である。
【図５】図４の回路ブロック図である。
【図６】出力段を説明するための図である。
【図７】出力コイルに流れる電流の測定回路を説明するための図である。
【図８】 処理電流を説明するための図である。
【図９】検証に用いた処理装置である。
【図１０】方形波の電流による処理における顕微鏡写真である。
【図１１】本発明の方形波を微分したパルス電流による処理における顕微鏡写真（その１）である。
【図１２】本発明の方形波を微分したパルス電流による処理における顕微鏡写真（その２）である。
【図１３】本発明における方形波を微分したパルス電流の繰り返し周波数の影響を示す表である。
【符号の説明】
１０ 塩ビ管
１１、４３ 鉄管
１２、４６ 出力コイル
１３、３３、４１ 処理電流発生装置
１４ 処理水
１５ タンク
１６ 試験片
１７ 水中ポンプ
２０ 三角波発生回路
２１ 電圧／周波数変換回路
２２、２３ 出力段
２４ 負荷断線検出回路
２５ 警報回路
２６ ブザー・ＬＥＤ
２７ 直流電源
２８ 電源異常検出回路
２９ 定電圧源
３１ シンクロスコープ
３２ 抵抗
４２、４５ ボール
４４ 漏斗
Claims (2)
- 動磁場により、流体流路を流れる被処理流体を処理する流体流路の電磁処理装置において、
前記流体流路に巻回され、前記被処理流体に印加する磁界を発生する出力コイルと、
前記出力コイルに流れる電流であって、前記被処理流体を処理するための電流である処理電流を発生する処理電流発生装置とを有し、
前記処理電流発生装置は、経過時間に対して周波数が変化する方形波を微分する微分回路を有し、
前記処理電流発生装置は、該微分回路によって微分されたパルス信号を出力して、前記出力コイルに、微分されたパルス信号である処理電流を直接流し、
更に、前記電磁処理装置は、前記微分回路と前記出力コイルとの間であってかつ前記出力コイルと直列に、コンデンサを挿入して、前記出力コイルに、前記処理電流発生装置で発生された微分されたパルス信号である処理電流の直流成分が流れないようにしたことを特徴とする被処理流体の電磁処理装置。 - 前記処理電流発生回路から出力されるパルス信号の繰り返し周波数が、５００Ｈｚ〜５００ＫＨｚであることを特徴とする請求項１記載の流体流路を流れる被処理流体の電磁処理装置。
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