JPH10244265A

JPH10244265A - 配管内液体の磁場処理装置

Info

Publication number: JPH10244265A
Application number: JP6556597A
Authority: JP
Inventors: Hideto Furumi; 秀人古味; Masayuki Nara; 雅之奈良; Yoji Arata; 洋治荒田
Original assignee: KINOUSUI KENKYUSHO KK
Current assignee: KINOUSUI KENKYUSHO KK
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】配管内のスケールの付着を良好に防止する最
適な磁場条件の制御を行い、また、配管内に付着するス
ケールの付着状態を推定し、スケール付着防止の評価を
行う。【解決手段】配管中を流動する流体中に含まれる微粒
子を測定し、この微粒子の濃度相当量からスケールの付
着状態を推定し評価して、この測定値をフィードバック
して磁場条件がスケールの付着を防止するのに最適な条
件となるよう制御を行うものであり、配管２内に磁場を
発生する磁場発生手段３と、この磁場発生手段の下流側
における配管内の液体中の微粒子を測定する微粒子測定
手段４と、微粒子測定手段の出力に基づいて磁場発生手
段を制御する制御手段５とを備え、制御手段は、配管内
の液体中の微粒子の濃度が最大となるよう磁場条件を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管内に付着する
スケールに関し、特にスケールの付着を防止するスケー
ル付着防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道管やプラント内に設置された配管内
には、水道水や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、場合によってはプラントの処理に影響を与
えることになる。

【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、磁場を利用した方法が知られている。こ
の磁場処理によるスケールの付着防止は、磁場装置によ
って配管内を流動する液体内の化合物に磁場を印加し、
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のスケール付着防
止のための磁場処理は、最適な磁場条件に制御すること
が困難であるという問題点がある。また、配管内のスケ
ールの付着状態を知ることが困難であり、磁場処理の磁
場条件とスケールの付着防止の程度との関係を知ること
が困難であるという問題がある。

【０００５】配管内に磁場を発生させる磁場処理による
スケールの付着防止方法では、配管内に発生させる磁場
の条件として磁場強度や磁場周波数がある。スケールの
付着防止を良好に行うには、この磁場処理の磁場強度や
磁場周波数を最適な値に設定する必要がある。しかしな
がら、配管内のスケールの付着状態や磁場条件とスケー
ルの付着防止の程度との関係を知るには長時間を要する
ため、磁場強度や磁場周波数等の磁場条件が最適か否か
の判定は困難である。

【０００６】磁場処理の磁場条件の良否判定は、設定し
た磁場条件によって数週間あるいは数ヶ月間使用した後
に配管を分解し、配管内に付着したスケールの付着状態
を検査することによって行うことができるが、最適な磁
場条件を設定するには上記条件設定と判定を繰り返す必
要があり、磁場処理を最適な磁場条件で制御すること
は、作業内容や最適な磁場条件を得るまでの時間等を考
慮すると現実的ではなく、実際に行うことは困難であ
る。

【０００７】そのため、従来では試行錯誤あるいは経験
則によって磁場条件の設定を行っている。

【０００８】また、配管内に測定プローブを挿入した
り、配管の接続をはずす等の作業によって配管内のスケ
ールの付着状態を検査することも可能であるが、配管内
に液体の流動に影響を与えることなく測定プローブを配
設することは困難であり、また配管の接続作業はプラン
ト処理に影響を与えることになる。

【０００９】また、通常、浄水，排水，あるいは製造工
程中の液体等、配管内を流れる流水中には種々の組成成
分が含まれており、磁場処理を最適に行うための磁場条
件もこれら組成成分によって異なる場合がある。さら
に、流水の温度や流速や流量等の流れの条件によっても
磁場処理を最適に行うための磁場条件が異なる場合があ
る。

【００１０】従来の磁場処理では、上記した組成成分や
温度や流速や流量等の流れの条件にかかわらず、磁場条
件を一定の磁場強度や磁場周波数に設定して行ってい
る。そのため、従来の磁場処理装置では配管内の流体の
流れに応じた磁場処理の制御を行うことができず、最適
な磁場処理を行うことができない。

【００１１】そこで、本発明は上記従来の磁場処理装置
の問題点を解決し、配管内のスケールの付着を良好に防
止する最適な磁場条件の制御が可能な磁場処理装置を提
供することを第１の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の磁場処理装置
は、配管中を流動する流体中に含まれる微粒子を測定
し、この微粒子の濃度相当量からスケールの付着状態を
推定し評価して、この測定値をフィードバックして磁場
条件がスケールの付着を防止するのに最適な条件となる
よう制御を行うものである。

【００１３】本発明は最適な磁場条件の制御が可能な磁
場処理装置であり、この磁場処理装置の第１の構成は、
配管内に磁場を発生する磁場発生手段と、この磁場発生
手段の下流側における配管内の液体中の微粒子を測定す
る微粒子測定手段と、微粒子測定手段の出力に基づいて
磁場発生手段を制御する制御手段とを備え、制御手段
は、配管内の液体中の微粒子の濃度が最大となるよう磁
場条件を制御するものである。

【００１４】この第１の構成の磁場処理装置によれば、
磁場発生手段によって配管内に磁場を発生させ、この磁
場によって配管を流動する液体に含まれる化合物を析出
させて微粒子とし、配管内壁への付着を防止すると共
に、磁場発生手段の下流側の設けた微粒子測定手段によ
って配管内の液体中の微粒子を測定して、液体中の微粒
子の濃度相当量を測定する。この液体中の微粒子の濃度
相当量は、磁場発生手段によって析出した微結晶の析出
量に対応するものであり、この濃度相当量が多く液体中
に存在する微粒子が多いほど、磁場発生手段によるスケ
ールの付着防止の効果が高いことを示している。

【００１５】そこで、微粒子測定手段の測定値を制御手
段にフィードバックして、液体中の微粒子の濃度が最大
となるように磁場発生手段の磁場条件を制御することに
よって、配管内のスケールの付着を良好に防止する最適
な磁場条件の制御が可能となる。

【００１６】また、磁場処理装置の第２の構成は磁場条
件を磁場強度とし、制御手段は磁場発生手段が発生する
磁場強度を制御する構成とするものであり、直流磁場の
磁場強度あるいは交流磁場の磁場強度を制御することに
よって、液体中の微粒子濃度が最大となるように磁場発
生手段の磁場強度を制御して、最適な磁場強度の制御を
行う。

【００１７】また、磁場処理装置の第３の構成は磁場条
件を磁場周波数とし、制御手段は磁場発生手段が発生す
る磁場周波数を制御する構成とするものであり、交流磁
場の磁場周波数を制御することによって、液体中の微粒
子濃度が最大となるように磁場発生手段の磁場強度を制
御して、最適な磁場強度の制御を行う。

【００１８】さらに、磁場処理装置の第４の構成は磁場
条件を磁場強度および磁場周波数とし、制御手段は磁場
発生手段が発生する磁場強度および磁場周波数を制御す
る構成とするものであり、交流磁場の磁場強度および磁
場周波数を制御することによって、液体中の微粒子濃度
が最大となるように磁場発生手段の磁場強度を制御し
て、最適な磁場強度の制御を行う。

【００１９】磁場処理装置の第５の構成は、配管内液体
の微粒子を測定する微粒子測定手段を、液体中の微粒子
によって吸収される赤外領域の吸収光の吸収強度を測定
する吸収強度測定手段によって構成するものであり、制
御手段はこの吸収強度に基づいて、磁場強度や磁場周波
数等の磁場条件を最適に制御するものである。

【００２０】吸収強度測定手段は、微粒子の組成によっ
て赤外スペクトルが相違することを利用するものであっ
て、液体中の微粒子に赤外領域の光を照射すると、照射
された赤外領域光は、それぞれ特徴的な異なる波長で吸
収が見られ、また、その吸収強度は微粒子の濃度に応じ
たものとなる特性を利用し、各組成に特有の波長の吸収
強度から微粒子の濃度の対応した値を測定するものであ
る。

【００２１】従って、吸収強度測定手段によれば、赤外
スペクトルの特徴的な吸収波長から微粒子の組成を知る
ことができ、また、微粒子に特徴的な波長の吸収強度か
ら微粒子の濃度相当量を求めることができる。

【００２２】なお、吸収強度測定手段において、既知組
成の微粒子の濃度と赤外領域光の吸収強度の関係を用い
ることによって、測定した吸収強度から流水中の微粒子
濃度を求めることもできる。

【００２３】磁場処理装置の第６の構成は、配管内液体
の微粒子を測定する微粒子測定手段を、液体中の微粒子
による濁度を測定する測定手段によって構成するもので
あり、制御手段は光の吸光度又は散乱強度に基づいて、
磁場強度や磁場周波数等の磁場条件を最適に制御するも
のである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の配管内液
体の磁場処理装置および配管内スケールの付着評価方法
を説明するための概略ブロック図である。図１におい
て、磁場処理装置１は、配管２内に付着するスケールを
防止する装置であって、配管２内の液体中には、スケー
ルの原因となる化合物が含まれている。この化合物は、
液体内において微粒子の状態あるいは溶解した状態で含
まれており、溶解した状態の化合物は配管２の内壁面に
付着してスケールを形成し、微粒子の状態にある化合物
は配管２の内壁面への付着は起こらずスケールを形成し
ない。

【００２５】従って、磁場処理によって、配管内の液体
中に含まれる化合物を析出させ微粒子の状態とすること
によって、スケールの付着を防止することができる。

【００２６】磁場処理装置１は、この配管２に対して配
管２内に磁場を発生する磁場発生手段３、磁場発生手段
３の下流側における配管２内の液体中の微粒子を測定す
る微粒子測定手段４と、微粒子測定手段４の出力に基づ
いて磁場発生手段３を制御する制御手段５とを備える。
なお、図１では、制御手段５は磁場発生手段３の電源６
の制御を行う構成を示している。

【００２７】磁場発生手段３は直流磁場あるいは交流磁
場を配管２内の液体中の化合物に印加するものであり、
磁場はスケールとなる化合物の微結晶を析出させる。析
出された微結晶は、液体中で微粒子として流れ、配管内
壁に付着しにくくなる。磁場発生手段は、この磁場によ
る化合物の析出特性を利用したものであり、これによっ
て、スケールの付着防止を行う。

【００２８】また、制御手段５は、磁場発生手段３が直
流磁場を発生する場合にはその直流磁場の磁場強度を制
御し、交流磁場を発生する場合にはその交流磁場の磁場
強度、磁場周波数、あるいは磁場強度と磁場周波数の両
方について、配管内の液体中の微粒子の濃度が最大とな
るよう磁場条件を制御する。

【００２９】この配管内の液体中の微粒子の濃度が最大
となるように強度条件を制御することによって、配管内
の液体中でスケールの原因となる溶解状態の化合物の割
合を減少させ、スケールの付着を防止する。

【００３０】図１において、微粒子測定手段４は配管内
の液体中に含まれる微粒子を吸光度として測定すること
ができる。この微粒子測定手段４は、微粒子の組成によ
って赤外スペクトルが相違することを利用するものであ
って、液体中の微粒子に赤外領域の光を照射すると、照
射された赤外領域光は、それぞれ特徴的な異なる波長で
吸収が見られ、また、その吸収強度は微粒子の濃度に応
じたものとなる特性を利用し、各組成に特有の波長の吸
収強度から微粒子の濃度の対応した値を測定することが
できる。

【００３１】従って、微粒子測定手段４によれば、赤外
スペクトルの特徴的な吸収波長から微粒子の組成を知る
ことができ、また、微粒子に特徴的な波長の吸収強度か
ら微粒子の濃度相当量を求めることができる。また、こ
の微粒子測定手段４は、粒子の測定を行う場合には、配
管内に残留する粒子の濃度相当量を濁度として測定する
ことができる。

【００３２】図２を用いて、液体中の微粒子による吸光
度あるいは粒子の濁度と、磁場発生手段に磁場条件との
関係を用いることによって、最適な磁場条件を求める方
法を説明する。図２（ａ）は磁場条件として磁場強度を
制御する場合を示している。磁場強度を増加（図中の矢
印Ａ）あるいは減少（図中の矢印Ｂ）させると、その磁
場強度の変化内に最適磁場強度がある場合には、極大あ
るいは最大となる吸光度Ｃが得られ、このときの磁場強
度が最適な磁場強度となる。従って、磁場強度を変化さ
せながら極大あるいは最大となる吸光度を求めることに
よって、最適な磁場強度を求めることができる。

【００３３】また、図２（ｂ）は磁場条件として磁場周
波数を制御する場合を示している。磁場周波数を増加
（図中の矢印ａ）あるいは減少（図中の矢印ｂ）させる
と、その磁場周波数の変化内に最適磁場周波数がある場
合には、極大あるいは最大となる吸光度ｃが得られ、こ
のときの磁場周波数が最適な磁場周波数となる。従っ
て、磁場周波数を変化させながら極大あるいは最大とな
る吸光度または濁度を求めることによって、最適な磁場
周波数を求めることができる。

【００３４】次に、磁場条件の制御手順について、赤外
領域光の吸光度を用いた方法について、図３，４のフロ
ーチャート、および図６の磁場条件と吸光度との関係図
を用いて説明する。なお、図３は磁場発生手段が直流磁
場を発生する場合のフローチャートであり、図４は磁場
発生手段が交流磁場を発生する場合のフローチャートで
ある。

【００３５】初めに、磁場処理装置１の微粒子測定手段
４において、微粒子の吸光度を測定する測定波長を設定
する。微粒子の吸光度は、微粒子の組成によって吸収を
行う波長が異なる。そこで、配管内を流動する液体に含
まれる化合物の組成について、良好な吸収を行う波長を
あらかじめ求めておく。そして、スケールの付着を防止
する化合物に対応した波長を、求めておいた波長の中か
ら選択し、微粒子測定手段４に設定する（ステップＳ
１）。

【００３６】微粒子測定手段４によって、設定した測定
波長で吸光度の測定を行い、その測定値を初期値とし
（ステップＳ２）、この初期値を用いて吸光度のゼロ校
正を行う。図６中のＳ３はこのゼロ校正を示している
（ステップＳ３）。

【００３７】次に、磁場発生手段３の直流磁場の磁場強
度、または、交流磁場の磁場強度と磁場周波数に初期値
を設定する。図６中のＳ４はこの磁場強度の初期設定を
示している（ステップＳ４）。設定した磁場強度で吸光
度を測定する。図６中のＳ５はこの吸光度を示している
（ステップＳ５）。

【００３８】この後、直流磁場の磁場強度の変化に対す
る吸光度の変化を測定し、この吸光度が極大あるいは最
大となるように磁場強度を制御することによって、直流
磁場強度の制御を行うことができ（ステップＳ１０）、
また、交流磁場の磁場強度および周波数の変化に対する
吸光度の変化を測定し、この吸光度が極大あるいは最大
となるように磁場強度および周波数を制御することによ
って、交流磁場強度の制御を行うことができる（ステッ
プＳ２０，ステップＳ３０）。

【００３９】以下、直流磁場強度の制御、交流磁場強度
の制御、および交流磁場の周波数制御ついて図５，６，
７，８を用いて説明する。

【００４０】図５は直流磁場強度の制御を説明するため
のフローチャートである。直流磁場強度の制御は、図６
に示したＳ５の後、磁場強度を増加させる。図６中の矢
印Ｓ１１はこの磁場強度の増加による吸光度の変化を示
している（ステップＳ１１）。このとき、磁場発生手段
が発生する磁場強度は、装置が許容する最大磁場強度内
か否かを判定し、最大磁場強度内に収まるよう磁場強度
の大きさを制限する（ステップＳ１２）。増加した磁場
強度における吸光度を測定する。図６中のＳ１３はこの
吸光度を示している（ステップＳ１３）。

【００４１】測定した吸光度が増加したか否かを判定し
（ステップＳ１４）、吸光度が増加しなくなるまでステ
ップＳ１１〜ステップＳ１４を繰り返す。

【００４２】磁場強度の増加に伴う吸光度の増加が停止
した後、次に、磁場強度を減少させて同様な操作を行
う。図６中の矢印Ｓ１５はこの磁場強度の減少による吸
光度の変化を示している（ステップＳ１５）。このと
き、磁場発生手段が発生する磁場強度は、装置が許容す
る最小磁場強度内か否かを判定し、最小磁場強度内に収
まるよう磁場強度の大きさを制限する（ステップＳ１
６）。減少した磁場強度における吸光度を測定する（ス
テップＳ１７）。

【００４３】測定した吸光度が増加したか否かを判定し
（ステップＳ１８）、吸光度が増加しなくなるまでステ
ップＳ１５〜ステップＳ１８を繰り返す。

【００４４】前記工程によって、吸光度が極大あるいは
最大となる磁場強度を求めることができ、この求めた磁
場強度がスケール付着防止の最適な磁場強度となる。

【００４５】この状態のまま所定の時間待機して、磁場
発生手段によるスケール付着防止の磁場処理を行う。所
定の時間の経過後、再び前記ステップＳ１１〜ステップ
Ｓ１９の工程を繰り返す。これによって、配管内の条件
変化に対応した最適な磁場条件を制御することができ
る。

【００４６】また、図７，図８は交流磁場の磁場条件の
制御を説明するためのフローチャートであり、図７は交
流磁場の強度を制御するためのフローチャートであり、
図８は交流磁場の周波数を制御するためのフローチャー
トである。

【００４７】図７および図８のフローチャートは、磁場
条件として前記図５のフローチャートの直流磁場強度に
代えて、交流磁場強度および交流磁場周波数を制御する
点で異なり、その他はほぼ同様である。そこで、ここで
は図７および図８のフローチャートの説明は省略する。
ただし、磁場強度と磁場周波数の制御を交互に繰り返す
ことによって最適な磁場条件を得る。

【００４８】また、測定手段に濁度として光の吸光度ま
たは散乱強度の測定を用いた場合も、同様の制御を行う
ことができる。

【００４９】本発明の実施形態によれば、磁場発生手段
の発生する直流磁場の最適磁場強度の制御を、配管内を
流動する液体の状態に応じて自動で迅速に行うことがで
きる。

【００５０】本発明の実施形態によれば、磁場発生手段
の発生する交流磁場の最適磁場強度、交流磁場周波数の
制御を、配管内を流動する液体の状態に応じて自動で迅
速に行うことができる。

【００５１】本発明の実施形態によれば、吸収強度また
は散乱強度によって、磁場発生手段によるスケール付着
防止の評価を行うことができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の配管内液
体の磁場処理装置によれば、配管内のスケールの付着を
良好に防止する最適な磁場条件の制御を行うことがで
き、また、本発明の配管内スケールの付着評価方法によ
れば、配管内に付着するスケールの付着状態を推定し、
スケール付着防止の評価を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配管内液体の磁場処理装置および配管
内スケールの付着評価方法を説明するための概略ブロッ
ク図である。

【図２】本発明の配管内液体の磁場処理装置による最適
な磁場条件を求める方法を説明するための図である。

【図３】本発明の磁場発生手段が直流磁場を発生する場
合の磁場条件の制御手順を説明するためのフローチャー
トである。

【図４】本発明の磁場発生手段が交流磁場を発生する場
合の磁場条件の制御手順を説明するためのフローチャー
トである。

【図５】本発明の直流磁場強度の制御を説明するための
フローチャートである。

【図６】磁場条件と吸光度との関係図である。

【図７】本発明の交流磁場の強度を制御するためのフロ
ーチャートである。

【図８】本発明の交流磁場の周波数を制御するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１磁場処理装置２配管３磁場発生手段４微粒子測定手段５制御手段６電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配管内に磁場を発生する磁場発生手段
と、前記磁場発生手段の下流側における配管内の液体中
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磁場発生手段を制御する制御手段
とを備え、前記制御手段は、配管内の液体中の微粒子の
濃度が最大となるよう磁場条件を制御することを特徴と
する配管内液体の磁場処理装置。
【請求項２】前記磁場条件は磁場強度であり、制御手
段は磁場発生手段が発生する磁場強度を制御することを
特徴とする請求項１記載の配管内液体の磁場処理装置。
【請求項３】前記磁場条件は磁場周波数であり、制御
手段は磁場発生手段が発生する磁場周波数を制御するこ
とを特徴とする請求項１記載の配管内液体の磁場処理装
置。
【請求項４】前記磁場条件は磁場強度および磁場周波
数であり、磁場条件の制御手段は磁場発生手段が発生す
る磁場強度および磁場周波数を制御することを特徴とす
る請求項１記載の配管内液体の磁場処理装置。
【請求項５】前記微粒子測定手段は、液体中の微粒子
によって吸収される赤外領域の吸収光の吸収強度を測定
する吸収強度測定手段を備え、前記制御手段は吸収強度
に基づいて制御することを特徴とする請求項１，２，３
又は４記載の配管内液体の磁場処理装置。
【請求項６】前記微粒子測定手段は、液体中の微粒子
による濁度を測定する測定手段を備え、前記制御手段は
光の吸光度又は散乱強度に基づいて制御することを特徴
とする請求項１，２，３又は４記載の配管内液体の磁場
処理装置。