JP5164308B2 - スケール付着防止方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば水中ポンプ等、金属製構造物を保護対象とした、スケール付着防止方法および装置に関するものである。
水系のスケール防止に関しては、水系外への排出を少なくして高濃縮運転の行われる閉ループの循環型のボイラ水系、冷却水系などを対象として、陽極および陰極からなる二つの専用電極をそれぞれ水中に浸漬し、これら両電極間に電流が流れるよう外部電源により電圧を印加して、陰極の表面に炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウムなどの硬度成分を析出・付着させことにより、水系の水より硬度成分のスケール生成成分を希釈除去し、また、陰極の表面に付着した硬度成分については、両電極の極性を反転させて剥離させ、剥離した硬度成分を別途回収除去手段で除去しようとの試みがある（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、このように陽極側および陰極側の両電極間に電流が流れるよう外部電源により電圧を印加する方式では、陽極側電極は電極自体が冷却水中に溶出して熱交換器など金属製構造物に硬度成分を付着させる結果となり、また、常時電圧を印加し続けて電流値を一定に制御していなければ成り立たないという欠点がある。また、用水中のスケール生成成分を希釈除去しようとの発想は、閉ループの循環型の冷却水系などには適用し得ても、新たな用水の流入と排水が繰返される排水槽などにおいては、たとえ流入・排水の停止時にスケール生成成分の希釈を行ったとしても、新たな用水の流入・排水の行われるたびに硬度成分の濃度が上昇してしまうので、排水槽内のスケール生成成分を希釈除去することは事実上不可能となる。そして、陰極の表面に硬度成分の析出・付着が行われないことになれば、それを剥離させるという技術も全く無為に帰することになる。
特開２００１−２５９６９０号公報（請求項１及び２）
解決しようとする課題は、頻繁に流入・排水がなされる排水槽内などにおいても、水中ポンプなど金属製保護対象物への陽イオンの析出付着を完全に防止し、更に、用水の現状況に即応した無駄のない最適なスケール付着防止状態に制御できる、スケール付着防止および装置を提供することである。
本発明では、電流の流れ難い導電率の低い低電導性液中において、水中ポンプなどの金属製保護対象物と浸漬電極とを非接触状態に対設させ、直流電源のプラス側出力端子を金属製保護対象物に接続しマイナス側出力端子を浸漬電極に接続した状態により、低電導性液中に浸漬した導電センサからの信号を導電率検知手段により受信処理して低電導性液の導電率を検知し、該検知された低電導性液の導電率に基づき、下記プラスとマイナスの両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、所定電圧の直流電源を給電手段により金属製保護対象物および浸漬電極に供給して、電気的に金属製保護対象物をプラス帯電させると共に浸漬電極をマイナス帯電させ、電気的にプラス帯電して低電導性液中に溶け込んでいる陽イオンと、プラス帯電している金属製保護対象物の接液表面との間で電気的な反発作用を生じさせることを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、水中ポンプなど金属製保護対象物自体をプラス電荷の帯電体とし、浸漬電極をマイナス電荷の帯電体とするため、これら帯電体が電荷を有している限り、外部電源からの電源の供給がなくても、低電導性液中に溶解されているカルシウムイオンやマグネシウムイオンなど陽イオンは、プラスに帯電された金属製保護対象物の接液部表面において互に電気的な反発作用を生じて、これら陽イオンが金属製保護対象物の接液部表面へ付着するのを防止させることになり、同時に、電気的にマイナス帯電している浸漬電極に引き寄せられてその表面に析出する。このようにして、水中ポンプなど金属製保護対象物の接液部表面は常時清浄な状態に保持されるのである。そして新に流入されて来る陽イオンに対しても電気的な反発が有効に作用するため頻繁に流入・排水がなされる排水槽内などにおいても陽イオンの析出付着を完全に防止し得るという利点がある。また、実際の液の導電率変化を導電センサからの信号により常時把握する方式を併用すれば、金属製保護対象物および浸漬電極に過剰給電されることなく最適な帯電状態が維持され、且つ、両帯電体からは緩やかに電荷が放出されるため、急激な変化のない安定したスケール付着防止効果が得られる。更にまた、検出された導電率をデータ化して蓄積することにより、そのデータ活用が有効に行われるという利点がある。
前記低電導性液中において水中ポンプなどの金属製保護対象物と浸漬電極とを非接触状態に対設させ、給電手段のプラス側出力端子を金属製保護対象物に接続しマイナス側出力端子を浸漬電極に接続した状態により、低電導性液中に浸漬した導電センサからの信号を導電率検知手段により受信処理して低電導性液の導電率を検知し、該検知された低電導性液の導電率に基づき、下記プラスとマイナスの両帯電体から緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、所定電圧の直流電源を金属製保護対象物および浸漬電極に供給して、電気的に金属製保護対象物をプラス帯電させると共に浸漬電極をマイナス帯電させ、電気的にプラス帯電して低電導性液中に溶け込んでいる陽イオンと、プラス帯電している金属製保護対象物の接液表面との間で電気的な反発作用を生じさせるスケール付着防止方法において、前記検知された低電導性液の導電率と給電時間を蓄積する記憶手段により蓄積情報データとして蓄積処理し、該蓄積情報データと現状況とを対比処理する学習手段によって、現状況に対応するように給電時時間が長い場合は給電電圧を上げて給電し、逆に給電時間が短い場合は給電電圧を下げて給電すると共に、上記両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに放出されることで、前記急激な変化のない帯電状態を維持させる給電状態とする。
図１は本発明装置の構成を示すブロック図であり、１は槽内に貯溜された低電導性液、２は例えば水中ポンプなど金属製保護対象物であり、槽内に沈設されている。３は浸漬電極であり、低電導性液１中において金属製保護対象物２と非接触状に対設されている。４は低電導性液中に浸漬された導電センサ、５は商用の電源である。６は帯電制御装置であり、その内部には、給電部６ａ、処理部６ｂおよび記憶部６ｃが存在する。給電部６ａは商用の電源５を受けて処理部６ｂからの指令に基づき所定電圧を金属製保護対象物２および浸漬電極３に供給または停止する操作を司る。処理部６ｂは導電センサ４からの信号を受けて前記給電部６ａへ指令処理する役割を司る。また、処理部６ｂには処理情報のデータを蓄積するための記憶部６ｃが付設されている。帯電制御装置６における給電部６ａのプラス側出力端子７は金属製保護対象物２に接続されると共にマイナス側出力端子８は浸漬電極３に接続される。図２は給電部６ａの配線図を例示したものであり、９は可変式変圧器、１０は整流器、１１はスイッチ、１２はコンデンサであり、このような配線によって、金属製保護対象物２および浸漬電極３への直流電源の供給が、常に低電導性液１の導電率に対応した所定の電圧値に調整される可変給電方式となる。
上述の構成により、低電導性液１中に浸漬した導電センサ４からの信号を帯電制御装置６内の処理部６ｂにより信号処理して低電導性液１の導電率を検知し、該検知された導電率に基づき、下記プラスとマイナスの両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、所定電圧の直流電源を給電部６ａにより金属製保護対象物２および浸漬電極３に供給すると、低電導性液１は文字通り導電率が低いため、プラス側出力端子７に接続されている水中ポンプなど金属製保護対象物２からマイナス側出力端子８に接続された浸漬電極３へは電流が容易に流れることができず、その結果、金属製保護対象物２は電気的にプラス帯電し、浸漬電極３は電気的にマイナスに帯電する。この状態が継続すれば、電気的にプラスに帯電して低電導性液１中に溶け込んでいるカルシウムやマグネシウムイオンなど陽イオン１３は、プラス帯電している金属製保護対象物２の接液部表面との間で電気的な反発作用を生じて、これら陽イオン１３が金属製保護対象物２の接液部表面へ付着するのを防止させることになり、同時に、電気的にマイナスに帯電している浸漬電極３に引き寄せられてその表面に析出する。このようにして、水中ポンプなど金属製保護対象物２の接液部表面は常時清浄な状態に保持されることになる。そして、前述の金属製保護対象物２および浸漬電極３への直流電源の供給は、給電部６ａに備わる可変給電手段により、常に低電導性液１の導電率に対応した所定の電圧値に調整することが可能となる。
図１および図２の構成において、導電センサ４からの信号を帯電制御装置６内の処理部６ｂにより信号処理して低電導性液１の導電率を検知し、該検知された低電導性液１の導電率を処理情報のデータとして記憶部６ｃに蓄積処理し、更に処理部６ａにおいて例えば、給電時間のカウント処理を基に記憶部６ｃに蓄積された既知の処理情報との比較処理により、給電所要時間が長い場合は給電電圧を上げて給電し、逆に給電所要時間が短い場合は給電電圧を下げて給電することで、新たな給電処理情報を記憶部６ｃに蓄積する。そして、これらの蓄積情報データと現状況を対比処理し最適な給電状態とするための学習機能を具備させることもできる。
更にまた、上述のスケール付着防止方法において、例えばプラス帯電される金属製保護対象物２の帯電容量が浸漬電極３の帯電容量よりも大きい場合、両帯電体は電気的均衡作用により先ず帯電容量の小さな浸漬電極３がフル帯電され、その後金属製保護対象物２の電荷が所定量に達するまで浸漬電極３は給電継続による余剰な負電荷分が放出され、その放出状況は周囲が低電導性液１であるため極めて緩やかに放出される。また、例えば金属製保護対象物２の静電容量Ｃと金属製保護対象物２と浸漬電極３との間の電圧Ｖの積(Ｃ×Ｖ＝Ｑ)の関係より、金属製保護対象物２の電荷が所定量Ｑに達したことを検知し、金属製保護対象物２への電源供給回路中に設けられたスイッチ１１を開くことで、金属製保護対象物２への給電が中止され、同時に浸漬電極への給電も停止して休電状態となり、両帯電体２，３を所要の帯電体とすることができる。
そして前記休電状態においては両帯電体２，３の電気的均衡作用が前述とは逆に作用するため、電荷量の大きな金属製保護対象物２からは浸漬電極３の電荷量との差分相当の正電荷分が、浸漬電極３の電荷量と均衡するまで前述と同様緩やかに放出されるのであるが、その間浸漬電極３からの負電荷が放出されることはない。次に、両帯電体２，３の電荷量が均衡すると、浸漬電極３からも負電荷の緩やかな放出が開始され、前述と同様Ｃ×Ｖ＝Ｑの関係より両帯電体２，３の電荷量が所定量まで低下したことが検知されると、前述の金属製保護対象物２への電源回路中に設けられたスイッチ１１が閉じて、再び帯電制御装置６から両帯電体２，３への給電が開始され、両帯電体２，３への帯電が再開されることになる。
１ 低電導性液
２ 金属製保護対象物
３ 浸漬電極
４ 導電センサ
５ 外部電源
６ 帯電制御装置
６ａ 給電部
６ｂ 処理部
６ｃ 記憶部
７ プラス側出力端子
８ マイナス側出力端子
１３ 陽イオン
２ 金属製保護対象物
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１３ 陽イオン
Claims (6)
- 電流の流れ難い導電率の低い低電導性液中において、水中ポンプなどの金属製保護対象物と浸漬電極とを非接触状態に対設させ、直流電源のプラス側出力端子を金属製保護対象物に接続しマイナス側出力端子を浸漬電極に接続した状態により、低電導性液中に浸漬した導電センサからの信号を導電率検知手段により受信処理して低電導性液の導電率を検知し、該検知された低電導性液の導電率に基づき、下記プラスとマイナスの両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、所定電圧の直流電源を給電手段により金属製保護対象物および浸漬電極に供給して、電気的に金属製保護対象物をプラス帯電させると共に浸漬電極をマイナス帯電させ、電気的にプラス帯電して低電導性液中に溶け込んでいる陽イオンと、プラス帯電している金属製保護対象物の接液表面との間で電気的な反発作用を生じさせることを特徴とする、スケール付着防止方法。
- 前記検知された低電導性液の導電率に基づき、前記プラスに帯電される水中ポンプなどの金属製保護対象物とマイナスに帯電される浸漬電極の両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、金属製保護対象物および浸漬電極に対して所定電圧の直流電源を供給するについて、可変給電手段によりその供給が常に低電導性液の導電率に対応した所定の電圧値となるよう調整することを特徴とする、請求項１記載のスケール付着防止方法。
- 電流の流れ難い導電率の低い低電導性液中において、水中ポンプなどの金属製保護対象物と浸漬電極とを非接触状態に対設させ、低電導性液中に浸漬させた導電センサからの信号を受信処理して低電導性液の導電率を検知するための処理部と、該処理部により検知された低電導性液の導電率に基づき、プラスに帯電される金属製保護対象物およびマイナスに帯電される浸漬電極の両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電を維持するように、金属製保護対象物および浸漬電極へ所定電圧の直流電源を給電するための給電部とからなる帯電制御装置を装備して、該帯電制御装置における給電部のプラス側出力端子を金属製保護対象物に接続すると共にマイナス側出力端子を浸漬電極に接続したことを特徴とする、スケール付着防止装置。
- 前記検知部により検知された低電導性液の導電率に基づき、前記プラスに帯電される金属製保護対象物およびマイナスに帯電される浸漬電極の両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、金属製保護対象物および浸漬電極に対して所定電圧の直流電源を供給する給電部には、その供給を常に低電導性液の導電率に対応した所定の電圧値に調整するための可変給電手段が備えられていることを特徴とする、請求項３記載のスケール付着防止装置。
- 電流の流れ難い導電率の低い低電導性液中において水中ポンプなどの金属製保護対象物と浸漬電極とを非接触状態に対設させ、給電手段のプラス側出力端子を金属製保護対象物に接続しマイナス側出力端子を浸漬電極に接続した状態により、低電導性液中に浸漬した導電センサからの信号を導電率検知手段により受信処理して低電導性液の導電率を検知し、該検知された低電導性液の導電率に基づき、下記プラスとマイナスの両帯電体から緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、所定電圧の直流電源を金属製保護対象物および浸漬電極に供給して、電気的に金属製保護対象物をプラス帯電させると共に浸漬電極をマイナス帯電させ、電気的にプラス帯電して低電導性液中に溶け込んでいる陽イオンと、プラス帯電している金属製保護対象物の接液表面との間で電気的な反発作用を生じさせるスケール付着防止方法において、前記検知された低電導性液の導電率と給電時間を蓄積する記憶手段により蓄積情報データとして蓄積処理し、該蓄積情報データと現状況とを対比処理する学習手段によって、現状況に対応するように給電時間が長い場合は給電電圧を上げて給電し、逆に給電時間が短い場合は給電電圧を下げて給電すると共に、上記両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに放出されることで、過剰に給電することなく、前記急激な変化のない帯電状態を維持させる給電状態とすることを特徴とする、スケール付着防止方法。
- 電流の流れ難い導電率の低い低電導性液中において水中ポンプなどの金属製保護対象物と浸漬電極とを非接触状態に対設させ、商用の電源を受けて下記処理部からの指令に基づき、下記プラスとマイナスの夫々の出力端子に接続されて帯電される両帯電体から緩やかに電荷が放出されることで急激な変化のない帯電状態を維持するように、所定電圧を金属製保護対象物および浸漬電極に供給または停止する給電部と、低電導性液中に浸漬された導電センサからの信号を受けて低電導性液の導電率を検知すると共に、該検知された低電導性液の導電率と給電時間を蓄積情報データとして蓄積する記憶部と、上記給電部へ指令処理するための処理部によって、該蓄積情報データと現状況とを対比処理する学習機能によって、現状況に対応するように給電時間が長い場合は給電電圧を上げて給電し、逆に給電時間が短い場合は給電電圧を下げて給電すると共に、上記両帯電体の帯電容量の大きな一方が所定の電荷量に達すると給電が停止されるが、それまでは給電が継続されていることから、帯電容量の小さな他方はいっぱいまで電荷が溜まるフル帯電されても給電が継続されるのでその分の余剰電荷が、周囲の低電導性液によって緩やかに放出されることで、過剰に給電することなく、前記急激な変化のない帯電状態を維持させる給電状態とする、帯電制御装置における給電部のプラス側出力端子を金属製保護対象物に接続すると共にマイナス側出力端子を浸漬電極に接続したことを特徴とする、スケール付着防止装置。
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- 2004-10-14 JP JP2004300425A patent/JP5164308B2/ja active Active
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