JPH11151437A

JPH11151437A - 微粒子の製造方法と装置

Info

Publication number: JPH11151437A
Application number: JP22862498A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Fukamachi; 進平深町
Original assignee: SKA KK
Current assignee: SKA KK
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な方法で、かつ低コストで微粒子を製造
する（スケールを除去する）方法と装置を提供するこ
と。【解決手段】上水、水溶液または水懸濁液の流路系に
設けたコイルに２０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数を時間の経
過と共に変化させた方形波の交流電流を流して、渦電流
と磁場を形成させて水溶液または水懸濁液中の微粒子生
成用原料から微粒子を生成させる。このとき、微粒子生
成用原料がスケールであると、微粒子化により付着壁面
から剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粒子の製造方法
または装置あるいは水溶液または水懸濁液から微粒子を
析出させる方法および装置、スケール生成用原料を含む
水溶液または水懸濁液からのスケール除去方法と装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から微粒子の製造方法としては、物
理的に固形物を粉砕し、さらにこの粉砕された固形物を
さらに物理的に粉砕することで、径がミクロンメータ単
位の微粒子を製造していた。

【０００３】また、各種産業分野で、水、水溶液または
水懸濁液を用いる部材または装置において、長い使用期
間の間に前記部材または装置の壁面などにスケールなど
が付着することまたは目詰まりすることで、前記部材ま
たは装置の性能が劣化することは避けられなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記物理的処
理法は各種プラントの配管などの内部に処理設備を取り
付けるインラインタイプであり、これらの装置を取付る
時の費用や維持に多大の出費がかかり、また、その処理
効果にも多くは期待できないことが多かった。

【０００５】そこで、本発明の課題は、簡単な方法で、
かつ低コストで微粒子を製造する方法と装置を提供する
ことである。

【０００６】また、水、水溶液または水懸濁液に接する
部材または当該液を収納する貯留装置において、長い使
用期間の間に前記部材または装置の壁面などに付着した
スケールなどを取り除くためには、定期的に当該部材を
取り出し、または装置の運転を中止して、スケール、目
詰まりなどの除去作業をする必要があり、当該部材の取
り出し、または装置の運転中止により時間的ロスだけで
なく、目的とする作業中止に伴う各種のロスが発生し、
さらに清掃作業のためのコストなどが必要であった。

【０００７】本発明の課題は、簡単な方法で、かつ低コ
ストでスケールを除去する方法と装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記微粒子製造
のための課題は次の構成によって解決される。（１）水溶液または水懸濁液の流路系に設けたコイルに
２０Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数を時間の経過と共に変化さ
せた方形波の交流電流を流して、渦電流と磁場を形成さ
せて、水溶液または水懸濁液中の微粒子生成用原料から
微粒子を生成させる微粒子の製造方法。（２）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、コイル内の電
流により誘起される電磁界により予め水を処理し、当該
処理済みの水を微粒子生成用原料または当該微粒子生成
用原料を含む水溶液または水懸濁液に加えて微粒子を生
成させる微粒子の製造方法。

【０００９】（３）水、微粒子生成用原料を含む水溶液
または水懸濁液を流す流路と、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す
前記流路に巻き付けられたコイルと、該コイル内に前記
電流を流すための制御系統を備えた電源装置とを備えた
微粒子の製造装置。本発明のスケール除去のための課題
は次の構成により解決される。（４）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、コイル内の電
流により誘起される電磁界により予め水を処理し、当該
処理済みの水をスケール生成用原料を含む水溶液または
水懸濁液と混合し、当該混合液から析出して前記液に接
する部材または当該液を収納する貯留装置の壁面にスケ
ールが付着することを防止または前記壁面に付着したた
スケールを剥離するスケール除去方法。（５）水を流す流路と、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す前記流
路に巻き付けられたコイルと、当該コイル内に前記電流
を流すための制御系統を備えた電源装置と、前記流路を
出た電磁界処理水をスケール形成用原料または当該原料
を含む液に接する部材または当該液を収納する貯留装置
へ供給する装置とを備えたスケール除去装置。

【００１０】本発明で言う微粒子とは球形、方形に限ら
ず、その径が、例えば５０μｍ以下の結晶を含む粒子を
言う。また、微粒子状にしたスケールを配管などから流
下しやすくするためには、２０μｍ以下の粒径の結晶を
含む粒子とすることが望ましい。

【００１１】具体的には、例えば図１のラボテスト用の
装置に示すように液体移送配管１に設けたコイル２に２
０〜１ＭＨｚの帯域で、周波数を時間的に変化させた方
形波の交流電流を流す。前記周波数帯域は電離したイオ
ンの追従性が高い５００〜５０００Ｈｚとすること望ま
しい。

【００１２】電源装置３からは上記コイル２に２０〜１
ＭＨｚの間の帯域で、例えば５００、５，０００及び
２，５００Ｈｚなどの周波数で、それぞれ２ｍ秒間、
０．２ｍ秒間、０．４ｍ秒の間、印加する。電流値は液
体移送配管１の配管径、その他の因子により０．０５〜
１０Ａの間の特定の電流を流す。電圧は商用電源の１０
０または２００Ｖが一般的ある。

【００１３】また、図１に示す液体移送配管（金属管、
ガラス管、樹脂管など）１内部には図２に示すような渦
電流と磁場が形成される。図２（ａ）に示す時間の経過
と共に高周波から低周波にわたる広範囲の周波数に変化
させた方形の交流電流を配管１内部の上水（水道水）、
水溶液または水懸濁液などに与える。この配管１内の渦
電流の波形モデルを図２（ｂ）に示し、該渦電流により
形成される磁場モデルを図２（ｃ）に示す。

【００１４】本発明の方形の交流電流は、高周波から低
周波にわたる広範囲にランダムに周波数を時間の経過と
共に変化させることが特徴の一つであるが、微粒子の種
類によりその値は異なり、電流値０．１〜１０Ａの範囲
で行う。

【００１５】本発明によるコイルに２０〜１ＭＨｚの帯
域で、周波数を時間的に変化させた方形波交流電流が水
中（上水、水溶液または水懸濁液）に与える電子エネル
ギー及び磁場により、図３に示すように、水中の塩類の
イオン化を促す。図３では縦軸を導電率比として表して
いるが初期値と比べ増加している。

【００１６】曲線ａは前記方形波電流の印加を続けると
導電率が増加しており、これは水中塩類がイオン化して
いるか、または溶解性塩類のそのイオン強度を増加して
いるためと考えられる。また前記方形波電流の印加を解
除すると、曲線ｂに示すように導電率が低下している。
曲線ｃは水中に方形波電流の印加をしていない場合の導
電率比に比べて低下している領域があるが、これは、こ
の間に前記水中の塩類のイオン化物質が結晶化して微粒
子となるものと考えられる。

【００１７】このように、水中の塩類のイオン強度の増
加及び局部的なイオン濃縮部の形成によって飽和条件及
びその他イオン結合が満たされる場合、結晶という形で
水に対して不溶解性物質を生成するものと考えられる。

【００１８】非常にイオン結合性の強い条件で結晶化粒
子は表面電荷的に中性となり、球体状の小粒子の結晶を
形成する。結晶化粒子の表面電荷の偏りが大きい程、結
晶体の大きさは小さく、集合性も弱い。図４に本発明の
処理をしない場合（図４（ａ）、（ｂ））と処理をした
場合（図４（ｃ）、（ｄ））の水中の塩類のイオン化の
過程とその結合による結晶化の過程のモデルをそれぞれ
示す。

【００１９】液体移送配管１に巻き付けたコイル２を流
れる電流は方形波であって、電流の方向が毎秒数百から
数千の割合いで瞬時に変化するため、磁界の方向も瞬時
に変化し、その結果、液体移送配管１内に大きな電磁界
力が生じて配管１内を流れる液中の正負イオン溶質に強
く働きかける。このように、大きな電磁界力を受けた正
負イオン溶質は、液体中に存在する金属微粒子を核とし
て積極的に結晶化される。この液体中での積極的な結晶
化により、液体移送配管１の壁面内でのスケールの生成
が回避される。

【００２０】ところで、結晶を構成する正負のイオン溶
質や金属微粒子や結晶分子等は、一般に固有の振動数を
有する。この固有振動数は、液体の粘度・圧力・温度・
濃度等の影響により変化する。

【００２１】そこで、上記方形波電流の周波数を所定の
帯域で変調（時間の経過と共に周波数を変える）させる
と、上記固有振動数と一致する周波数のところで共振が
生じる。共振を受けた結晶は、その強い微震動パワーに
より小粒子になる。このように、周波数変調を行うこと
により、流体の流速や粘度・圧力・温度・濃度等の影響
に左右されることなく、安定した小粒子の結晶を得るこ
とができる。また、結晶の粒子径は、電流の強さや流す
時間等を変えることによりコントロールすることが可能
である。

【００２２】次に本発明による微粒子（球体小粒子結
晶）の製造方法の実例について述べる。（方法１）液体移送配管に巻設したコイルに２０〜１Ｍ
Ｈｚの帯域で、周波数を時間的に変化させた方形波電流
を流す。

【００２３】このときの微粒子の生成条件は．陽イオ
ン、陰イオン濃度及び溶解度積、生成粒子数〜結晶子表
面積、液のｐＨ、温度などに影響され、また電磁界処理
条件は、液の流速、電流値、処理回数などにより異な
る。

【００２４】水（上水、水溶液または水懸濁液）の液体
移送配管１内の液体に与えられるエネルギーは磁界を通
過する液体の流速に比例する。

【００２５】水中内での水及び塩類のイオンの分極効果
は管壁に形成される境膜の厚さに依存する。水（上水、
水溶液または水懸濁液）が液体移送配管１内を低速で流
れると、前記境膜が厚くなり、イオンの移動が阻害さ
れ、高速過ぎると前記境膜が破壊され、イオンの分極性
が失われるしたがって液体移送配管１内の乱流条件（高
流速時）では微粒子生成効果が低下する。

【００２６】したがって、微粒子生成率は渦電流（出力
電流）に依存するが、水（上水、水溶液または水懸濁
液）の液体移送配管１内の流速は０．３〜１０ｍ／秒と
することが望ましい。

【００２７】電磁界処理回数とは、渦電流（出力電流）
が印加される領域に水（（上水、水溶液または水懸濁
液））を通す回数のことであるが、処理回数を上げるこ
とにより生成粒子の微粒子（球体小粒子、または結晶な
ど）化が促進される。したがって、前記処理回数は多い
ほど良いが、求める微粒子化の程度とコストとの兼ね合
いからそれぞれ適切な処理回数が求められる。

【００２８】（方法２）２０〜１ＭＨｚの帯域で、周波
数を時間的に変化させた方形波の交流電流を液体流路
（液体移送配管）に巻設したコイルに流しながら、当該
液体移送配管を通過させて得た電磁界処理済みの上水
（処理水）に微粒子生成用の原料と混合して微粒子を製
造する。

【００２９】上水（水道水）に予め与えた渦電流と磁場
の効果は、上水に対して次のような影響を与えているも
のと考えられる。

【００３０】すなわち、磁気エネルギーによる水分子及
び微粒子（結晶粒子）への影響として、水分子への分極
効果を与え、Ｈ−Ｏ−Ｈ結合の成す角度が１０４°２
７’より大きくなり、双極子マーメントが大きくなる。
このため、水の表面張力が下がり、水の透過性が増す
（固体、気体に対する水の親和性が増加する）。

【００３１】また、水分子が次の反応式に従ってイオン
化されて被処理用の微粒子生成原料である物質から得ら
れる陽イオン成分の水和力が増大し、電解質の溶解量が
増し、導電率が増加する。この導電率の増加で、粒子が
生成し、スケールの場合はそれが微粒子化して管壁から
分離する。

【００３２】また、本発明の電磁界を印加する方法で、
粒子表面の電位（ゼータ電位）が下がることにより粒子
相互の反発性が大きくなるだけでなく、当該粒子とその
他の物質（気体、液体、固体）との境界部分での反発性
も増大する。そのため水（上水、水溶液、水懸濁液）に
接する部材、または水の貯留装置の界面、例えば貯留液
面と装置壁面の接触部分での微粒子の集積が無くなり、
この界面部分でのスケール付着の防止、スケールの除去
が行われる。

【００３３】なお、後述するようにＦｅ系スケール試料
を用いて、電解処理のみを行ったが、一部粒子の分散性
は認められるが、界面付近は逆に集合性を示したのに対
して、本発明の処理は、粒子の分散性及び界面付近での
反発性が見られる点で異なっていることが分かる。

【００３４】また、固体と液体と気体のそれぞれのいず
れか２つの相の界面付近における微粒子の反発力に加え
て、得られた微粒子が球形になることにより、例えば装
置壁面に形成されやすいスケール成分（固体が主成分）
が付着され難くなり、また付着しているスケールは剥離
しやすくなるものと考えられる。

【００３５】本発明の微粒子（球体小粒子、結晶などを
含む）製造技術はスケール付着防止と付着スケールの除
去技術に適用することができる。

【００３６】酸化鉄などの金属酸化物、水酸化物、炭酸
塩、硫酸塩、リン酸塩、塩化物、硫化物など、またはカ
ルシウム、マグネシウム、ケイ素、マンガン、アルミニ
ウム、ナトリウム、亜鉛などの化合物に代表される無機
化合物からなるスケールが管壁、各種装置壁面に付着す
ることを防止し、前記壁面に付着したスケールの除去す
ることに効果がある。

【００３７】また、上記スケールとして前記無機化合物
のスケールにさらに付着性を有する物質を含むスケール
も、本発明の処理で共に除去される。

【００３８】水中（上水、水溶液または水懸濁液）に含
まれるカルシウム成分やマグネシウム成分、ケイ素成分
などの無機化合物またはこれらのイオン成分が流体移送
用の鉄製などの金属製などの配管、各種用途に用いられ
る上水、水溶液または水懸濁液を貯留する金属製などの
装置の壁面に析出するスケール、または流体移送用配
管、上水、水溶液または水懸濁液の金属製などの貯留装
置の壁面から溶出する酸化鉄などを成分とするスケール
の発生防止及び一旦析出した前記スケールの除去に効果
がある。

【００３９】これは本発明の処理により、前記無機化合
物の微粒子（球体小粒子結晶など）の生成が促進され、
微粒子であるために粒子の分散性が高まり、前記管壁な
どへの付着を防止することができるものと考えられる。

【００４０】また、一旦生成したスケールが剥離しやす
くなるためであると考えられる。一旦管壁などに付着し
たスケールの除去は、水分子の分極化によりスケール成
分中の陽イオン成分の水和力が増し、電解質の溶解量が
増加するためであると考えられる。一度、イオンとして
溶解した電解質イオンは、スケールの凹凸表面の凹部に
入り込み、局部的に、そのイオン濃度が高まり、再結合
して粒径の小さい球形の結晶を生じやすくなるものと考
えられる。

【００４１】なお、一般的に水は上記電磁界力を一定時
間（約４日間）記憶する能力を有するので、上記コイル
２（図１）を通過した液体移送配管１の部分においても
小粒子の結晶化が行われる。従って、コイル２は配管１
の上流側に設置すると効果的である。

【００４２】本発明の方法により、次のような利点があ
る。１）各種装置の上水、水溶液または水懸濁液などの移送
用配管または上水、水溶液または水懸濁液などの貯留タ
ンクを含むラインを止めずに、スケールの発生防止及び
スケールの除去が行える。２）前記移送用配管ではコイルを巻くことができるパイ
プ径４〜２０００ｍｍ程度のあらゆる材質の配管に適用
可能であり、または前記液貯留タンクにコイルを巻くこ
とができる径を有する部分があれば、コイルを巻いて、
本発明の方形波の交流電流を流すことができるが、その
ような構成を備えていない貯留装置では予め本発明の電
磁界を印加した上水（水道水）を用いることで、スケー
ルの発生防止及びスケールの除去が行える。

【００４３】３）さらに、本発明の方形電流を流す方法
は、当該方法を適用する装置の稼働中に行えるので液体
移送用配管が熱交換器または冷却塔等である場合にはそ
の熱移動効率の低下を防止できる。４）したがって、液体移送用配管または液体貯留タンク
の清掃等のメンテナンス費用が低減でき、また、メンテ
ナンスのための停止期間を低減することができる。

【００４４】本発明の処理により、例えば、球体小粒子
化した結晶は、結晶体としての成長性を失い低流速部に
ヘドロ状として堆積する。粒子径の小さい程、次のスト
ークス式も明らかなように、より低速条件で排出可能で
あることより、水洗浄程度での排出で充分である。Ｖｔ＝｛（ρ_p−ρ）Ｄ_p ²ｇ｝／１８μ Ｖｔ：沈降速度 ρ：液体の速度 ρ_p：固体の密度Ｄ_p：粒径 μ：液体の粘度

【００４５】このように、本発明の電磁界処理方法を用
いることで、あらゆる産業または民生の分野において、
水溶液または水懸濁液から、配管内壁面などにスケール
が析出することを防止でき、また一旦析出したスケール
の除去が可能となる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１にはラボテスト用
の装置を示し、被処理液体を流す直径２５ｍｍ、長さ３
００ｍｍの塩化ビニール樹脂製の液体移送配管１はその
周囲にコイル２が巻き付けられている。電源装置３から
は上記コイル２に、５００Ｈｚ〜５０００Ｈｚの帯域で
例えば５００、５０００及び２５００Ｈｚをそれぞれ２
ｍＳ、０．２ｍＳ、０．４ｍＳの間、印加する。以下の
実施例におけるコイル２に流す電流値は被処理液体を流
す配管１の径、その他の因子により０．０５〜１０Ａの
間の特定の電流を流した。電圧は商用電源の１００また
は２００Ｖが一般的である。

【００４７】次に各産業分野における実施例について説
明する。実施例１鹿島北共同火力発電所における硫酸製造ラインにおける
硫酸ナトリウム回収用の１５０ｍｍ径の配管（ステンレ
ススチールＳＵＳ３１６Ｌ）にコイルを巻き付けて、Ｎ
ａ₂ＳＯ₄の微粒子の製造を行った。

【００４８】ここで、Ｎａ₂ＳＯ₄水はＮａ₂ＳＯ₄を５．
５重量％含有し、その温度は６０℃であり、前記配管内
を１０ｍ³／ｈの流速で循環流を形成しており、前記配
管に巻き付けたコイルに０．０１〜１．０Ａの電流を５
００〜５０００Ｈｚの範囲で周波数を時間と経過と共に
ランダムに変化させて流した。したがって、配管内のＮ
ａ₂ＳＯ₄水には、繰り返し本発明の電磁界処理がなされ
ている。

【００４９】その結果、得られたＮａ₂ＳＯ₄微粒子の微
粒子の顕微鏡写真（１００倍：１目盛１５μｍ）を図５
に示すが、直径約１００μｍ程度の粒子の中に所々小径
粒子が見られる。

【００５０】また、得られたＮａ₂ＳＯ₄微粒子の粒径と
電流値との関係を図６に示すが、０．５〜０．６Ａ程度
の電流値で粒径が約７５μｍのＮａ₂ＳＯ₄微粒子が得ら
れた。これ以上電流値を上げても、前記濃度のＮａ₂Ｓ
Ｏ₄水からは粒径約７５μｍより小さいＮａ₂ＳＯ₄を得
ることはできなかった。

【００５１】また、こうして微粒子のＮａ₂ＳＯ₄が得ら
れるため、硫酸ナトリウム回収用配管にはＮａ₂ＳＯ₄を
含むスケールの付着が生じなかった。また配管に付着し
ていたスケールが剥離した。

【００５２】実施例２終末下水処理場の下水余剰汚泥を脱水機で処理する前の
配管内の約８８ｗｔ％有機分を含む汚泥に３７ｗｔ％の
ＦｅＣｌ₃と１０ｗｔ％Ｃａ（ＯＨ）₂を加えて、得られ
たｐＨ６．５〜７．５、１４〜１６℃の懸濁液（ＳＳ成
分（懸濁浮遊物質）濃度９，０００〜１０，０００ｐｐ
ｍ）を流す汚泥配管に本発明のコイルを１１回巻き付
け、下記の条件で処理して得られた微粒子の性状と汚泥
配管のスケールの付着状況を調べた。配管径：１５０ｍｍ、流量：６０ｍ³／ｈ流速：０．９４ｍ／ｓ電流値：０．１〜０．４Ａ（最小粒径製造時）試験期間：約６ケ月

【００５３】得られたＮａ₂ＳＯ₄微粒子の粒径と電流値
との関係を図７に示すが、０．１４〜０．３２Ａ程度の
電流値で約３５μｍの粒径汚泥粒子が１０μｍ程度にな
った。これ以上電流値を上げても、前記濃度の汚泥水か
らは粒径約１０μｍより小さい汚泥粒子を得ることはで
きなかった。実機では０．２２Ａの電流値で処理を行っ
た。

【００５４】また、こうして微粒子の汚泥粒子が得られ
るため、配管にはスケールの付着が生じなかった。これ
を顕微鏡写真（１目盛が１５μｍ）で示すと、図８
（ａ）に示すとおりであり、本発明の処理をしない対照
装置の配管内のスケールの顕微鏡写真（図８（ｂ））に
比較して粒径が小さくなっていることが判明した。

【００５５】また、配管に既に硬化した状態で付着して
いたスケールが軟化して、その除去作業が従来に比して
た容易になった。

【００５６】実施例３ごみ焼却炉の炉壁の外部に設ける炉壁冷却用のウオータ
ジャケットの冷却水の循環配管にコイルを巻き付け、本
発明の処理を行った。

【００５７】冷却水の性状と、処理条件は次のとおりで
ある。冷却水ｐＨ：７〜７．３、温度：４５℃ 主成分（ＳｉＯ₂）濃度：８０ｐｐｍ、ＳＳ濃度：１２ｐｐｍ処理条件処理回数：３回／ｈ、配管（亜鉛メッキ鋼管（ＳＧＰ））径：２５ｍｍ流量：３．０ｍ³／ｈ、流速：１．７ｍ／ｓ電流値：０．０１〜１．０Ａ

【００５８】得られたＳｉＯ₂微粒子の粒径と電流値と
の関係を図９に示すが、０．６０〜０．９５Ａ程度の電
流値で本発明の処理をしていない未処理の約２００〜３
００μｍの粒径のＳｉＯ₂微粒子が２０〜１０μｍ程度
の粒子になった。これ以上電流値を上げても、前記濃度
の汚泥水からは粒径約１０μｍより小さい汚泥粒子を得
ることはできなかった。実機では０．７６Ａの電流値で
処理を行った。

【００５９】また、こうしてＳｉＯ₂微粒子が得られる
ため、配管にはスケールの付着が生じなかった。これを
顕微鏡写真（１目盛が１５μｍ）で示すと、図１０
（ａ）に示すとおりであり、本発明の処理をしない対照
装置の配管内のスケールの顕微鏡写真（図１０（ｂ））
に比較して粒径が小さくなっていることが判明した。
本発明の処理をしていない冷却水中の単斜結晶のＳｉＯ
₂は本発明の処理により消滅し、粒径が小さくなってい
る。

【００６０】実施例４成分不明の温泉水（武雄温泉で採取）を図１に示す装置
を用いて、前記ラボテスト方法に準じて実験を行った。

【００６１】得られた微粒子の顕微鏡写真（１目盛が
７．５μｍ）を示すと、図１１（ａ）に示すとおりであ
り、本発明の処理をしない温泉水含有粒子の顕微鏡写真
（図１１（ｂ））の針状結晶が本発明の処理により一つ
一つが分離した微粒子になっていることが良く分かる。

【００６２】実施例５製鉄所の鉄精錬時の排ガスの流路に設けられる集塵機の
洗浄水を図１に示す装置を用いて、前記ラボテスト方法
に準じて実験を行った。集塵機の洗浄水（集塵水）の性
状と、処理条件は次のとおりである。集塵水ｐＨ：７．９、温度：２３℃ 主成分（ＳｉＯ₂＋Ｃａ成分、Ｆｅ粉など）濃度：Ｃａ：７６ｐｐｍ、Ｆｅ：９.１ｐｐｍ、ＳｉＯ₂：９３ｐｐｍＳＳ濃度：１４ｐｐｍ、導電率：１１００μＳ/ｃｍ処理条件処理回数：１回配管（塩化ビニル樹脂（ＶＰ）管）径：２５ｍｍ流量：１．１ｍ³／ｈ、流速：０．６ｍ／ｓ電流値：０．０１〜１．０Ａ

【００６３】得られた微粒子の粒径と電流値との関係を
図１２に示すが、０．６０〜０．８Ａ程度の電流値で本
発明の処理をしていない未処理の約１０μｍの粒径の微
粒子が１μｍ以下の粒子になった。これ以上電流値を上
げても、粒径の小さい粒子を得ることはできなかった。

【００６４】得られた微粒子の顕微鏡写真（１目盛が３
μｍ）を示すと、図１３（ａ）に示すとおりであり、本
発明の処理をしない集塵水含有粒子の顕微鏡写真（図１
３（ｂ））の粒子本発明の処理により一つ一つが分離し
た微粒子になっていることが良く分かる。

【００６５】実施例６火力発電所のボイラ復水器の冷却水を図１に示す装置を
用いて、前記ラボテスト方法に準じて実験を行った。ボ
イラ復水器の冷却水の性状と、処理条件は次のとおりで
ある。

【００６６】冷却水ｐＨ：８．１、温度：２１℃ 主成分濃度（Ｃｌ^-17300ppm、ＳＯ₄ ^2-2700ppm、全硬度5500ppm）、導電率：３２５００μS/ｃｍ処理条件処理回数：１回配管（ＶＰ管）径：２５ｍｍ流量：１．１ｍ³／ｈ、流速：０．６ｍ／ｓ電流値：０．０１〜１．０Ａ

【００６７】得られた微粒子の粒径と電流値との関係を
図１４に示すが、０．３〜０．８Ａ程度の電流値で本発
明の処理をしていない未処理の約１００μｍの粒径のＮ
ａＣｌを主成分とする微粒子が３０μｍ以下の粒子にな
った。これ以上電流値を上げても、粒径の小さい粒子を
得ることはできなかった。

【００６８】０．７６Ａと０．０３６Ａで処理して得ら
れた微粒子の顕微鏡写真（１目盛が１５μｍ）を示す
と、それぞれ図１５（ａ）と図１５（ｂ）に示すとおり
であり、本発明の処理をしない冷却水含有粒子の顕微鏡
写真（図１６）の約１００μｍの粒径のＮａＣｌに比較
して微粒子になっていることが良く分かる。

【００６９】また、実機テストを行ったが、ラボテスト
と同様の結果が得られ、復水器の冷却水配管に既に硬化
した状態で付着していたスケールが軟化して、その除去
作業が従来に比してた容易になった。

【００７０】実施例７火力発電所のボイラ排ガス中の硫黄酸化物を脱硫処理装
置で石灰石スラリーに吸収させて得られる石膏を含む水
懸濁液から固体を分離した後の上澄み液配管を図１に示
す装置を用いて、前記ラボテスト方法に準じて実験を行
った。

【００７１】上澄み液の性状と、処理条件は次のとおり
である。上澄み液ｐＨ：３．２、温度：２４℃ 主成分濃度（ＣａＳＯ₄）導電率：５８００μS/ｃｍＳＳ：５５０００ｐｐｍ処理条件処理回数：１回配管（ＶＰ管）径：２５ｍｍ流量：１．１ｍ³／ｈ、流速：０．６ｍ／ｓ電流値：０．０１〜１．０Ａ

【００７２】得られた微粒子の粒径と電流値との関係を
図１７に示すが、０．４〜０．８Ａ程度の電流値で本発
明の処理をしていない未処理の約４００μｍの粒径の微
粒子が１０μｍ以下の粒子になった。これ以上電流値を
上げても、粒径の小さい粒子を得ることはできなかっ
た。

【００７３】０．６０Ａで処理して得られた微粒子の顕
微鏡写真（１目盛が７．５μｍ）を示すと、図１８
（ａ）に示すとおりであり、本発明の処理をしないクレ
ー上澄み液中の粒子の顕微鏡写真（図１８（ｂ））の約
４００μｍの粒径に比較して分散した微粒子になってい
ることが良く分かる。

【００７４】図１９には出力０．２２Ａで前記上澄み液
を１回と２回の処理をした場合の微粒子の顕微鏡写真を
示す。図１９（ａ）に示すとおり２回パスは図１９
（ｂ）に示す１回パスより微粒子化が進んでいることが
良く分かる。

【００７５】実施例８実施例７の火力発電所のボイラ排ガスの脱硫処理で得ら
れる配管に付着した石膏スケール（３９４ｇ）を板状に
分離し、図２０に示すように、当該板状石膏スケールに
本発明の次の処理条件の電磁界処理を施した常温（２２
〜２５℃）の水道水を循環させながら、連続的に当てて
石膏スケールの状態を観察した。処理条件処理回数（循環回数）：１２回／ｈ配管（ＶＰ管）径：１０ｍｍ循環流量：４リットル／分、流速：０．８５ｍ／ｓ電流値：０．６Ａ

【００７６】図２０に示すポリタンク１１中には２０リ
ットルの水道水１２が保有されている。これに前記した
ようにポンプ１３により直径１０ｍｍの配管（ＶＰ）１
４に常温の水を４リットル／分で循環させながら、電源
装置１５から方形波電流を配管１４に巻き付けたコイル
１６に印加する。

【００７７】その結果、石膏スケール１７の減量は図２
１に示すように３７ｇ（１１日間）で除去できることが
明らかになった。また、本発明の処理をしないと逆に石
膏スケール１７が増量した。

【００７８】これは、本発明の処理中に水道水中に溶解
したスケール成分が再析出したためと推定される。

【００７９】図２２には得られた微粒子の顕微鏡写真
（１目盛が１５μｍ）を示すが、微粒子になっているこ
とが良く分かる。

【００８０】また、前記板状石膏スケールの０、５
ｇ、１．０ｇ、２．０ｇ、３．０ｇ、４．０
ｇ、５．０ｇに次の処理条件処理回数：１回のみ、配管（ＶＰ管）径：２５ｍｍ流速：０．６ｍ／ｓ、電流値：０．６Ａで電磁界処理を施した常温（２２〜２５℃）の５００ミ
リリットルの水道水を加えて、得られる石膏微粒子のサ
イズを測定した。その結果を図２３に示すが、本発明の
微粒子の製造方法では所定の濃度以下で初めて微粒子が
得られることが判明した。

【００８１】また、前記板状石膏スケールの０、５ｇに
次の処理条件処理回数：１回のみ、配管（ＶＰ管）径：２５ｍｍ流速：０．６ｍ／ｓ電流：０．０１〜１．０Ａで電磁界処理を施した常温の５００ミリリットルの水道
水を加えて、印加する電流値を変化させた時に得られる
石膏微粒子のサイズを測定した。その結果を図２４に示
すが、電流値は０．５〜１．０Ａ程度が微粒子製造には
適当であることが分かる。

【００８２】実施例９転炉の排ガスの流路に設けられる集塵機の洗浄水（Ｆｅ
スラッジを含む）を図１に示す装置を用いて、前記ラボ
テスト方法に準じて実験を行った。

【００８３】集塵機の洗浄水（集塵水）の性状と、処理
条件は次のとおりである。集塵水ｐＨ：７．２５、温度：２２℃ 主成分：Ｆｅ粉ＳＳ濃度：１５０００ｐｐｍ、導電率：２５３μＳ/ｃｍ処理条件処理回数：１回配管（塩化ビニル樹脂（ＶＰ）管）径：２５ｍｍ流量：１．１ｍ³／ｈ、流速：０．０５〜０．６ｍ／ｓ電流値：０．０１〜１．０Ａ

【００８４】ＳＳ濃度を１５０００、７５００、５００
０、２５００ｐｐｍに変化させるために、水道水を加
え、濃度調整し、前記処理条件で電磁界処理を施した。
得られた微粒子の粒径とＳＳ濃度との関係を図２５に示
すが、ＳＳ濃度は２５００ｐｐｍ程度に希釈することで
初めて微粒子が得られることが判明した。図２６に得ら
れた微粒子の顕微鏡写真（１目盛が７．５μｍ）は図２
６（ａ）に示すとおりであり、本発明の処理をしない集
塵水含有粒子の顕微鏡写真（図２６（ｂ））の粒子に比
べ微粒子になっていることが良く分かる。

【００８５】また、粒径と電流値との関係を図２７に示
すが、０．２〜１．０Ａ程度の電流値で本発明の処理を
していない未処理の約５０μｍの粒径の微粒子が１．０
μｍ程度の粒子になった。

【００８６】流速を変化させたときの粒径を見ると図２
８に示すように、流速は０．４ｍ／ｓ以上にしないと微
粒子が得られないことが判明した。

【００８７】また、本発明の電磁界処理の効果の残留性
（持続性）について調べた結果を示す。洗浄水（集塵
水）の性状と、処理条件は次のとおりである。集塵水ｐＨ：７．２５、温度：２２℃ 主成分：Ｆｅ粉ＳＳ濃度：２５００ｐｐｍ、導電率：２５３μＳ/ｃｍ処理条件処理回数：１回配管（塩化ビニル樹脂（ＶＰ）管）径：２５ｍｍ流量：１．１ｍ³／ｈ、流速：０．６ｍ／ｓ電流値：０．４０Ａ

【００８８】図２９には、微粒子がフロック化した時の
粒径の時間的変化を示しているが、本発明の処理をして
いない粒径５０μｍのＳＳはそのままの粒径を保つが、
本発明の処理をした粒径が１０μｍのものは分散性を有
していたが、処理後の日数が増えると共にフロック径が
大きくなる傾向を示した。

【００８９】これは、前記ＳＳ成分が配管にスケールと
して付着していた場合には、本発明の処理の後に微粒子
となり配管壁面から剥離して分散状態にあるものが、フ
ロックとして沈降分離して配管内から除去し易くなるこ
とを示している。

【００９０】また、図３０（ａ）には本発明の電磁界処
理を施した洗浄水（集塵水）内の界面（装置壁面部の洗
浄水面付近、すなわち、気体、液体、固体の境界部付
近）近傍には微粒子濃度が希釈されていることが、図３
０（ｂ）の本発明の電磁界処理を施していない洗浄水
（集塵水）内の前記界面近傍の粒子の分散を示す写真と
比較して分かる。これは本発明の電磁界処理により微粒
子が固体境界部、気体の境界部で反発性が増加したこと
によるものと考えられる。

【００９１】実施例９の作用を確認するために次の比較
例１の実験を行った。比較例１実施例９で得られたＦｅ系のスケール試料５００ｍｌを
用いて、次の様な電界処理を実施した。

【００９２】図３２に示すように、陰極と陽極間に電圧
１８Ｖ、ＤＣ電流０．７６Ａを用いて５分間、電気分解
を行い、還元雰囲気部分の液を採取して顕微鏡写真で観
察すると、図３３に示すように粒子は一部分散性を示す
が、界面付近の粒子が凝集（集合）性を示すことが分か
った。したがって、本発明の電磁界処理と電解処理とは
異なる作用が働いているものと考えられる。

【００９３】実施例１０シリカ製造業におけるシリカ母液循環水の配管内に付着
して形成されるシリカスケール０．５ｇに予め本発明の
電磁界処理を行った水道水（２２〜２５℃）５００ｍｌ
を加えて（１０００ｐｐｍ）、図１に示すラボテストを
行い、シリカスケールの微粒子化処理を行った。

【００９４】得られたＳｉＯ₂微粒子の粒径と電流値と
の関係を図３１に示すが、０．４〜０．９０Ａ程度の電
流値で本発明の処理をしていない未処理の約１００μｍ
の粒径のＳｉＯ₂粒子が１０μｍ程度の粒子になった。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、微粒子の製造ができ、
同時にその微粒子生成用の原料が壁面に付着している場
合は、それからの剥離が容易になる。

【００９６】また本発明の処理を行うことで、壁面への
スケール付着が防止できるので、パイプ等の設備の寿命
が延びるだけでなく、スケール除去等のメンテナンスが
不要あるいは低減できて、コストを大幅に低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラボテスト用の装置を示す図であ
る。

【図２】本発明の電界と磁界のモデルを示す図であ
る。

【図３】本発明の電磁界を印加した場合の液の導電率
比と時間との関係を示す図である。

【図４】本発明の電磁界を印加した液からの結晶化粒
子の結合モデルを示す図である。

【図５】本発明の実施例１の処理で得られた微粒子の
顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図６】本発明の実施例１の処理で得られた微粒子の
粒径と電流値の関係を示す図である。

【図７】本発明の実施例２の処理で得られた微粒子の
粒径と電流値の関係を示す図である。

【図８】本発明の実施例２の処理済みと未処理の微粒
子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図９】本発明の実施例３の処理で得られた微粒子の
粒径と電流値の関係を示す図である。

【図１０】本発明の実施例３の処理済みと未処理の微
粒子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図１２】本発明の実施例５の処理で得られた微粒子
の粒径と電流値の関係を示す図である。

【図１３】本発明の実施例５の処理済みと未処理の微
粒子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図１４】本発明の実施例６の処理で得られた微粒子
の粒径と電流値の関係を示す図である。

【図１５】本発明の実施例６の処理で得られた微粒子
の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図１６】本発明の実施例６の未処理の微粒子の顕微
鏡写真（図面の代用）である。

【図１７】本発明の実施例７の処理で得られた微粒子
の粒径と電流値の関係を示す図である。

【図１８】本発明の実施例７の処理済みと未処理の微
粒子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図１９】本発明の実施例７の処理回数が１回と２回
とで得られた微粒子の顕微鏡写真（図面の代用）であ
る。

【図２０】本発明の実施例８の予め電磁界処理した水
を用いて微粒子を製造する（スケールを除去する）装置
を示す図である。

【図２１】本発明の実施例８の予め電磁界処理した水
を用いて微粒子を製造する（スケールを除去する）場合
の粒径と処理日数の関係を示す図である。

【図２２】本発明の実施例８の処理で得られた微粒子
の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図２３】本発明の実施例８の予め電磁界処理した水
を用いてスケールを処理する際のスケール濃度と処理さ
れた後の粒径との関係を示す図である。

【図２４】本発明の実施例８の処理で得られた微粒子
の粒径と電流値の関係を示す図である。

【図２５】本発明の実施例９の微粒子の粒径とＳＳ濃
度の関係を示す図である。

【図２６】本発明の実施例９の処理済みと未処理の微
粒子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図２７】本発明の実施例９の処理で得られて微粒子
の粒径と電流値の関係を示す図である。

【図２８】本発明の実施例９の処理で得られた微粒子
の粒径と流速との関係を示す図である。

【図２９】本発明の実施例９で処理した後の微粒子の
フロック化の傾向を未処理の微粒子と比較して示す図で
ある。

【図３１】本発明の実施例１０の処理で得られて微粒
子の粒径と電流値の関係を示す図である。

【図３２】Ｆｅスケールを含む液を電気分解処理する
装置の図である。

【図３３】Ｆｅスケールを含む液を電気分解処理で得
られる微粒子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【符号の説明】

１液体流路配管２コイル３電源装置１１ポリタンク１２水道
水１３ポンプ１４配管１５電源装置１６コイ
ル１７石膏スケール

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラボテスト用の装置を示す図であ
る。

【図２】本発明の電界と磁界のモデルを示す図であ
る。

【図１１】本発明の実施例４の処理済みと未処理の微
粒子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【図３０】本発明の実施例９の処理済みと未処理の微
粒子の顕微鏡写真（図面の代用）である。

【符号の説明】１液体流路配管２コイル３電源装置１１ポリタンク１２水道
水１３ポンプ１４配管１５電源装置１６コイ
ル１７石膏スケール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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水溶液ま
たは水懸濁液中の微粒子生成用原料から微粒子を生成さ
せることを特徴とする微粒子の製造方法。
【請求項２】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
ル内の電流により誘起される電磁界により予め水を処理
し、当該処理済みの水を微粒子生成用原料または当該微
粒子生成用原料を含む水溶液または水懸濁液に加えて微
粒子を生成させることを特徴とする微粒子の製造方法。
【請求項３】水、微粒子生成用原料を含む水溶液また
は水懸濁液を流す流路と、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す前記流路に巻き付けられたコイ
ルと、当該コイル内に前記電流を流すための制御系統を備えた
電源装置とを備えたことを特徴とする微粒子の製造装
置。
【請求項４】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
ル内の電流により誘起される電磁界により予め水を処理
し、当該処理済みの水をスケール生成用原料を含む水溶
液または水懸濁液に混合し、当該混合液から析出して前
記液に接する部材または当該液を収納する貯留装置の壁
面にスケールが付着することを防止または前記壁面に付
着したスケールを剥離することを特徴とするスケール除
去方法。
【請求項５】水を流す流路と、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
す前記流路に巻き付けられたコイルと、当該コイル内に前記電流を流すための制御系統を備えた
電源装置と、前記流路を出た電磁界処理水をスケール形成用原料また
は当該原料を含む液に接する部材または当該液を収納す
る貯留装置へ供給する装置とを備えたことを特徴とする
スケール除去装置。