JPH07163958A - 磁場式管内スケール付着防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、イオン分流効率を向上させて
設備費用を大幅に低減できると共に、ランニングコスト
の低減も図ることができて、経済的な磁場式管内スケー
ル付着防止装置を提供することにある。 【構成】流体を流通させる管路１に垂直磁場を作用させ
るための垂直磁場発生手段２と、上記管路に水平磁場を
作用させる水平磁場発生手段３と、上記垂直および水平
磁場の分布位置を、上記管路の管軸を中心に所定の範囲
で反復させて回動させることにより、振動させるための
回動走査手段４とを具備して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は管内スケールの付着防止
に利用する磁気式管内スケール付着防止装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】流体を流す管路においては、流体に含ま
れる物質が管内壁面へ付着して固まる等して配管内スケ
ール付着を生じ易い。従来の配管内スケールの付着防止
対策としては、薬品添加による方式や磁気応用の方式が
普及している。

【０００３】薬品添加による方法は、濃度管理が必要で
あり、また、薬品投入のため既設置の配管に何らかの加
工を施す必要がある。更に流体の種類によっては薬品が
使用できないケースもある。また、薬品の投入は環境問
題の面からも好ましくない。

【０００４】他方、磁気応用の方式は管路に磁場を与え
ることにより、配管内スケールの付着防止を図るもので
あり、磁場を与えるだけで配管内のスケール付着を防止
できることから、薬品添加による方法の欠点をすべて解
決するものである。

【０００５】しかしながら、従来の磁気応用の方式によ
る配管内スケール付着防止装置は図４に示すように、磁
場を発生するための磁場発生装置４１を、対象の配管４
２の外周に固着する構成である。そのため効率的な不純
物粒子の凝集・沈澱作用が促進されず、十分なスケール
付着防止効果が得られない。

【０００６】ここで、磁場による管内スケール付着防止
作用の原理についてふれておく。磁場による管内スケー
ル防止方法は、現象としては１９６０年代より知られて
おり、その効果も認められているため、既に欧米では数
万台以上の設置実績がある。そのいずれもが、上述した
ように、スケール付着防止対象の配管のまわりに永久磁
石もしくは電磁石を図４のように定位置に固定したもの
である。

【０００７】上記のように、既に多数商品化されている
にもかかわらず、なぜ磁場をかけるとスケール除去がで
きるかについての物理的原理は、現在も未だ学問的議論
の中にあり、十分には解明されていない。しかし、最も
有力視されている理論（原理）の一つがイオン流分離作
用である。

【０００８】ここでこのイオン流分離作用とは、つぎの
ようなことである。磁場をかけない時には、スケールの
原因となるＦｅ（鉄）イオン、Ｃａ（カルシウム）イオ
ンを含む流体４３は管内４２を、図５（ａ）のように流
れている。しかし、磁場をかけると上記イオンを含む流
体４３は、図５（ｂ）のように磁場の作用により、同極
性のイオン同士が集合して流れるイオン分流が起こり、
“イオン濃縮”−−＞“イオン衝突の促進”−−＞“凝
集・沈澱作用の促進”、のプロセスにより、スケール付
着が管壁に生じることなく、凝集物は下流に流れて行
く。これがイオン流分離作用の原理である。

【０００９】このようなイオン流分離作用が正しいとし
て、磁場をかけた時のイオン分流の状況を考えると、図
６の断面図のようになる。すなわち、Ｆｅ（鉄）イオ
ン、Ｃａ（カルシウム）イオンを含む流体４３は磁場の
作用により、引きつけられて同極性のイオン同士が集合
する。

【００１０】しかし、配管内を流体が満たして流れてい
る場合、作用された磁場における磁束の方向と直交する
方向では磁場の中心から離れるに従い、磁界が弱くなる
から、断面円形の配管では図６のＡやＢの領域が、磁場
の弱い領域となる。そして、もともとＡやＢの領域を流
れて来たイオンは、磁場による影響が相対的に小さいた
め、イオン分流に関与せず、下流に流れて行くことにな
る。

【００１１】そのため、敷設してある配管全体に磁場発
生装置を取り付けていないと、磁場発生装置を取り付け
ていない流域で配管内壁面にスケールの発生をみること
になる。これが従来の磁場式スケール防止装置である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の磁
場式スケール防止装置は、スケール付着防止効果が高
く、装置の設置が容易でかつ環境にも問題がないと云う
利点があるものの、磁場発生装置をスケール防止対象の
配管の全域に設けないと、磁場の影響がない未設置領域
の配管において、スケールが発生する。

【００１３】しかし、磁場発生装置をスケール防止対象
の配管の全域に設けることは、その設備費用がかさむこ
とになり、また、磁場を発生するための電力も、磁場発
生装置の設置台数対応に増大することから、コストが膨
大になる問題を抱える。

【００１４】このように、従来、一つのスケール付着防
止法で、防止効果が高く、装置の設置が容易でかつ環境
にも問題がない処置は不可能であると云う問題点があ
る。そこでこの発明の目的とするところは、磁場発生装
置をスケール防止対象の配管の全域に設けずとも、スケ
ール防止対象の配管の全域のスケール防止を可能にで
き、従って、設備費用を大幅に低減できると共に、ラン
ニングコストの低減も図ることができて、経済的な磁場
式管内スケール付着防止装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はつぎのように構成する。すなわち、流体を
流通させる管路に垂直磁場を作用させるための垂直磁場
発生手段と、上記管路に水平磁場を作用させる水平磁場
発生手段と、上記垂直および水平磁場の方向を、上記管
路の管軸を中心に所定の範囲で反復させて回動させる回
動走査手段とを具備して構成する。また、垂直磁場およ
び水平磁場の分布位置を、上記管路の横断方向に所定の
範囲で反復させて振動させる手段を設けて構成する。

【００１６】

【作用】このような構成の本装置は、垂直磁場と水平磁
場を用い、それぞれの磁場は所定の範囲で回動させて分
布領域を広げることにより、配管内を流れる流体には、
必ず磁場の作用を受けるようにして、イオン分流になら
ない部分がないようにした。

【００１７】また、垂直磁場および水平磁場の分布位置
を、上記管路の横断方向に所定の範囲で反復させて振動
させることにより、配管内を流れる流体には、必ず磁場
の作用を受けるようにして、イオン分流にならない部分
がないようにし、かつ、イオン衝突の促進を図るように
した。

【００１８】そのため、従来のようなイオンの分流ロス
がなくなり、これによって本装置を接地していない下流
側においても管内スケール発生を確実に防止できるよう
になる。しかも、本装置は１台設置すれば、その配管下
流側には追加設置を必要としないから、装置のシステム
コストが安価になる。

【００１９】特に本装置では例えば、２個の磁場発生装
置を配管の管軸回りに対して直交させて配置させる。こ
れにより、磁場によるイオン流分離作用を促進させるこ
とができる。また磁場領域を配管の管軸を軸に回動させ
ることにより、配管内磁場分布を変動させることがで
き、これによって、イオン化粒子の衝突、凝集、沈澱作
用を増加させることができる。

【００２０】従って、本発明によれば、磁場発生装置を
スケール防止対象の配管の全域に設けずとも、スケール
防止対象の配管の全域のスケール防止を可能にでき、従
って、設備費用を大幅に低減できると共に、ランニング
コストの低減も図ることができて、経済的な磁場式管内
スケール付着防止装置を提供することができる。

【００２１】

【実施例】本発明は、従来の磁場式管内スケール付着防
止装置が、磁場発生装置をスケール付着防止対象配管の
外周に固定して取り付けられていたことにより、磁場の
分布状態に粗なる領域が生じ、これにより、イオン分流
が起きない領域が残ることにより、この領域を流れた液
流によって下流側の配管内にスケール付着をもたらすこ
とを考慮してこのような事態の発生を防止するために、
本発明ではイオン分流が起きない領域が残らないように
した。

【００２２】そのために、本発明では磁場の作用領域
を、磁場発生装置を位置移動可能な構成にし、配管の周
面回りに反復位置移動操作することにより、磁場発生装
置が設置された位置における配管内磁場分布位置を振動
させて変化させるようにした。

【００２３】この配管内磁場分布の振動を引き起こすこ
とで、イオン分流が起きない領域をなくし、かつ、当該
振動によるイオン化粒子の同士の衝突、凝集作用の増加
をもたらすことにより、下流側でのスケール付着発生を
防止できるようにした。

【００２４】以下、本発明の実施例について、図面を参
照して説明する。図１は本発明の概念的な構成を説明す
るための斜視図であり、図２は磁場発生装置を配管に取
り付けた状態を示す斜視図であり、図３は図２における
Ｉ‐Ｉ矢視方向断面図である。

【００２５】これらの図において、１はスケール付着防
止対象の配管、２は垂直磁場発生装置で、当該配管１に
垂直磁場を作用させるための磁場発生装置であり、ま
た、３は水平磁場発生装置で、配管１に水平磁場を作用
させるための磁場発生装置である。また、４はアクチュ
エータ、５は電磁石スライド保持式の電磁石支持装置で
あって、電磁石を可動可能に保持することができるもの
である。６は電磁石支持装置５に形成された磁場発生装
置スライド部である。

【００２６】この実施例では上記垂直および水平磁場発
生装置２，３は励磁コイル１０を巻装した電磁石１１と
この電磁石１１をスライド可能に保持する電磁石支持装
置５および電磁石支持装置５に支持された電磁石１１を
スライド駆動するための駆動装置であるアクチュエータ
４にて構成されている。

【００２７】電磁石支持装置５は配管１の外周に当該配
管１と同心的に配設されるもので、２個で１組を成して
いる。そして、この電磁石支持装置５は磁場を透過する
帯状材料により、Ｃ字型に成形されている。そして、電
磁石支持装置５には配管１の外周に配管１と同心的に配
設された際における配管１の管軸と直交する線を中心
に、配管１の垂直横断面に沿い、かつ、配管１の周面方
向に伸びる所定幅かつ所定長の溝を形成してあり、これ
が磁場発生装置スライド部６となる。

【００２８】上述したように本実施例は垂直磁場発生装
置２と水平磁場発生装置３とがあるので、電磁石支持装
置５は２組分、用いる。そして、垂直磁場発生装置２用
のそれは、磁場発生装置スライド部６の位置が配管１に
対して垂直方向に位置するようにして配設され、また、
水平磁場発生装置３用のそれは、磁場発生装置スライド
部６の位置が配管１に対して水平方向に位置するように
して配設される。

【００２９】上記垂直および水平磁場発生装置２，３の
電磁石１１は、図２に示すように、板状の軟鉄をＣ字型
に成形した鉄芯１１ａに励磁コイル１０を巻装した構成
であり、鉄芯１１ａの先端は中間部を切り欠いて両端部
を突き出した形状としてある。そして、この両端部に形
成された突き出し部１１ｂは、磁極として利用するとと
もに、鉄心１１ａのスライドを円滑に実施できるように
するための比較的幅広のシュー１１ｃがそれぞれ形成さ
れ、このシュー１１ｃが電磁石１１の磁極を円滑に移動
させる役目を果たすようにしてある。従って、シュー１
１ｃは磁場発生装置スライド部６に係合されて電磁石１
１のスライドの際の案内部となる。

【００３０】磁場発生装置スライド部６の伸延方向は、
配管１の垂直横断面に沿い、かつ、配管１の周面方向で
あるから、垂直磁場発生装置２と水平磁場発生装置３の
いずれも、電磁石１１のスライド方向は配管１の管軸を
回動軸とする配管１の周面方向である。

【００３１】アクチュエータ４は、垂直磁場発生装置２
および水平磁場発生装置３それぞれに設けられており、
それぞれの電磁石１１の反復回動操作を実施するもので
ある。回動周期は比較的高く、この回動操作によってそ
れぞれの電磁石１１の磁極位置をスライド移動すること
で、磁場の分布位置を振動させるようにしている。

【００３２】垂直磁場発生装置２および水平磁場発生装
置３は設置位置が異なるが、磁場形成により配管１内で
生じたイオン分流した状態での流体の流れが確保される
とともに、流体のうち、イオン分流しなかった領域の流
れに対して、磁場を作用させてその領域の流体がイオン
分流するようになる最適な位置関係を以て垂直磁場発生
装置２および水平磁場発生装置３を配置するようにして
いる。従って、これにより、垂直磁場発生装置２および
水平磁場発生装置３位置を通過した配管１内の流体は、
イオン分流した状態を考えると、配管内のどの領域を流
れる流体も、まんべんなく磁場の作用を受けた状態にな
る構成となる。

【００３３】配管内に作用させる磁場の強さができるだ
け均等になるようにするには、大きな磁極を持つ電磁石
を用いれば良いが、コストの面や装置の容積などを考慮
するとそのようにゆかないことの方が多い。そのため、
本発明では磁極は配管の大きさに対して小さ目に形成し
てある。そのため、磁極から生じる磁場の分布領域は配
管の全断面を覆うまでには至らない。

【００３４】その対策として、電磁石１１の反復回動操
作を実施する構成としてある。そして、磁場発生装置は
垂直磁場発生用と、水平磁場発生用に分けてあるので、
それぞれの磁場発生装置での磁場の作用範囲が、互いの
磁場の作用範囲の空白部を埋めるような回動範囲を確保
できるように、各磁場発生装置スライド部６の位置およ
び寸法が配慮されており、また、各アクチュエータ４は
その回動範囲をカバーするように電磁石１１の回動駆動
を行うものとする。

【００３５】磁場発生装置２，３の電磁石１１はその一
端をアクチュエータ４とピン支持により結合されてい
る。つぎに上記構成の本装置の作用を説明する。

【００３６】図１乃至図３に示すように、配管１のまわ
りに垂直磁場発生装置２と水平磁場発生装置３を互いに
その発生磁場の磁界方向が直交するように設置してあ
り、各磁場発生装置２，３はいずれも、配管１のまわり
を被うように設けられたスライド式支持構造５に、磁場
発生装置スライド部６を介して支持されていて、配管１
の周方向にスライド、すなわち、回動できるようになっ
ている。

【００３７】そして、磁場発生装置２，３それぞれの電
磁石１１の励磁コイル１０に通電してそれぞれ磁場（一
方は垂直磁場を、他方は水平磁場を）を発生するととも
に、垂直磁場発生装置２と水平磁場発生装置３のアクチ
ュエータ４をそれぞれ駆動させる。

【００３８】これにより、垂直磁場発生装置２と水平磁
場発生装置３それぞれの電磁石１１は、配管１のまわり
を配管１の管軸を軸とする回動運動をはじめる。その回
動により、垂直磁場および水平磁場も配管１の管軸を軸
に回動することになり、垂直磁場および水平磁場の分布
領域が当該回動範囲に広がる。

【００３９】垂直磁場および水平磁場はそれぞれ幾分離
れた２カ所づつで発生させており、そして、垂直磁場お
よび水平磁場の分布領域を合わせると配管１の横断面の
領域全域を、いずれかの磁場でカバーできることにな
る。これにより、配管１を流れる流体は、配管１の横断
面のいずれの領域を流れていても、磁場の作用を必ず受
けることになり、その受ける磁場の作用によってイオン
分流されることになる。そして、受ける磁場は上記回動
操作により、分布位置が振動する状態となることによ
り、イオン粒子同士の衝突が促進されるようになる。

【００４０】その結果、配管１内を流れる流体は管内の
どの領域を流れても、“イオン濃縮”−−＞“イオン衝
突の促進”−−＞“凝集・沈澱作用の促進”、のプロセ
スを積極的に辿ることになり、これにより、配管１内で
はスケール付着が管壁に生じることなく、凝集物は下流
に流れてゆくことになる。

【００４１】特に本実施例の装置は、スケール付着防止
対象の配管の外側に設けるものであり、磁場方向が直交
する２個の磁場発生装置の並設によるイオン流分離作用
の効率化、及び磁場発生装置をアクチュエータにより加
振することによるイオン化粒子の衝突、凝集作用の増加
により、スケール付着防止効果を増大させるとともに、
磁気処理であるため、環境トラブルが皆無であり、しか
も、既設配管には一切加工を加えない設置容易なスケー
ル付着防止対策が実現できる。

【００４２】なお、本発明は上記した実施例に限定する
ことなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜、変形し
て実施し得るものであり、例えば、上記実施例では磁場
発生装置に電磁石を利用する形態を述べたが、電磁石に
限るものではなく、永久磁石であっても実施可能である
他、磁極数もさらに多くすることができる。

【００４３】また、磁場分布領域を広げるとともに、磁
場分布位置を振動させるために、磁場を機械的に回動操
作させるようにしたが、電磁石を多数並べて通電の切り
替え制御により、電気的に同様な回動操作をする構成と
することもできる。また、磁場分布位置を振動させる場
合に、回動操作による方式の他、垂直磁場および水平磁
場の分布位置を、上記管路の横断方向に所定の範囲で反
復させて振動させる方式とすることも可能である。

【００４４】このように本発明は、垂直磁場と水平磁場
を用い、それぞれの磁場は所定の範囲で反復回動させて
分布領域を広げるとともに、磁場分布位置を振動させる
ことにより、配管内を流れる流体には、必ず磁場の作用
を受けるようにして、イオン分流にならない部分がない
ようにし、かつ、イオン衝突の促進を図るようにした。

【００４５】また、垂直磁場および水平磁場の分布位置
を、上記管路の横断方向に所定の範囲で反復させて振動
させることにより、配管内を流れる流体には、必ず磁場
の作用を受けるようにして、イオン分流にならない部分
がないようにし、かつ、イオン衝突の促進を図るように
した。

【００４６】そのため、従来のようなイオンの分流ロス
がなくなり、また、イオンの衝突が促進されることによ
り、凝集・沈澱作用の促進を図ることができるようにな
り、これによって本装置を設置していない下流側におい
ても管内スケール発生を確実に防止できるようになる。
しかも、本装置は１台設置すれば、その配管下流側には
追加設置を必要としないから、装置のシステムコストが
安価になる。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明はイオン
の分流ロスをなくして従来装置より、イオン分流の効率
向上を図るため、磁場を平均位置のまわりに変動（振
動）させることで磁場の作用を受けにくい領域が発生し
ないようにするとともに、イオンの衝突を促進するよう
にし、本装置を通過した流体はイオン分流とイオン衝突
による凝固・沈殿が促進されて、下流でのスケール発生
が無いようにしたものである。

【００４８】従って、本発明によれば、磁場発生装置を
スケール防止対象の配管の全域に設けずとも、スケール
防止対象の配管の全域のスケール防止を可能にでき、従
って、設備費用を大幅に低減できると共に、ランニング
コストの低減も図ることができて、経済的な磁場式管内
スケール付着防止装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための図であって、
本発明の第１実施例に係る振動磁場式管内スケール付着
防止装置の概要を説明するための全体斜視図。

【図２】本発明の実施例を説明するための図であって、
本発明の第１実施例に係る振動磁場式管内スケール付着
防止装置における磁場発生装置の構成例を示す拡大斜視
図。

【図３】本発明の実施例を説明するための図であって、
図２におけるＩ‐Ｉ矢視断面を示す図。

【図４】従来の磁場式管内スケール付着防止装置を示す
正面図。

【図５】磁場式管内スケール付着防止装置の原理である
イオン流分離作用の説明をするための図。

【図６】従来の磁場式管内スケール付着防止装置におけ
る磁場をかけた時のイオン分流の状況を説明する配管内
断面図。

【符号の説明】

１…配管 ２…垂直磁場発生装置 ３…水平磁場発生装置 ４…アクチュエータ ５…電磁石スライド保持式の電磁石支持装置 ６…磁場発生装置スライド部 １０…励磁コイル １１…電磁石 １１ａ…鉄芯 １１ｂ…突き出し部 １１ｃ…このシュー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を流通させる管路に垂直磁場を作用
   させるための垂直磁場発生手段と、 上記管路に水平磁場を作用させる水平磁場発生手段と、 上記垂直および水平磁場の分布位置を、上記管路の管軸
   を中心に所定の範囲で反復させて回動させることによ
   り、振動させるための回動走査手段と、を具備して構成
   することを特徴とする磁場式管内スケール付着防止装
   置。
2. 【請求項２】 流体を流通させる管路に垂直磁場を作用
   させるための垂直磁場発生手段と、 上記管路に水平磁場を作用させる水平磁場発生手段と、 上記垂直および水平磁場の分布位置を、上記管路の横断
   方向に所定の範囲で反復させることにより、振動させる
   ための振動走査手段と、を具備して構成することを特徴
   とする磁場式管内スケール付着防止装置。