(57)【要約】信号（１２０）を生成するジェネレータ（１５、２６０）、ジェネレータ（１５、２６０）に電気的に接続され、使用時には液体を含むパイプ（７０）または他の中空部材に巻きつけられる少なくとも１の信号ワイヤ（４０）、およびジェネレータ（１５，２６０）に付随し信号（１２０）が（ｉ）非連続で（ｉｉ）概ね７５０ＨＺから概ね１２．５ＫＨｚまでの様々な周波数で周波数変調され、（ｉｉｉ）信号がゼロに相当する値にならないように直流オフセットを有することを保証する回路手段と、を含むスケール除去／防止装置（１０、２５０）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）信号を生成するジェネレータと、
（ｉｉ）前記ジェネレータと電気的に接続され、使用時には液体を含むパイプまたはその他の中空部材に巻きつけられる少なくとも１の信号ワイヤと、
（ｉｉｉ）前記信号が（ｉ）非連続であり（ｉｉ）概ね７５０ＨＺから概ね１２．５ＫＨｚまでの様々な周波数で周波数変調され、（ｉｉｉ）前記信号がゼロに相当する値にならないように直流オフセットを有することを保証する、前記ジェネレータに付随する回路手段と、を含むスケール除去／防止装置。
【請求項２】
前記回路手段は、１秒当たりのサイクル数または掃引数が２５までの速さで、各サイクルを７５０Ｈｚから１２．５ＫＨｚの一周波数スイープにして、周波数レンジのラピッド・サイクルを与える請求項１に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項３】
ディスプレイに電気的に接続される周波数検出器をさらに含み、
使用時には、前記信号が前記液体に伝えられたことを検出しそれによって前記ディスプレイにこの確認が与えられるように、前記周波数検出器は前記パイプまたはその他の中空部材に近接して配置される請求項１または２に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項４】
前記信号ワイヤは、パイプまたは中空部材の周りに巻きつけられると、互いに離れた第１コイルと第２コイルを形成する請求項１、２または３に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項５】
前記第１コイルと前記第２コイルとは、どちらかのコイル分のパイプ長さに相当する距離で隔てられている請求項４に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項６】
前記第１および第２コイルそれぞれの一連のターンは、すべて同じ向きである請求項４または５に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項７】
第１信号ワイヤが第１および第２コイルを形成し、第２信号ワイヤが第３および第４コイルを形成し、
前記第１、第２、第３、および第４コイルはそれぞれ、パイプまたは中空部材の周りに巻きつけられ、互いに隔てられている請求項１、２または３に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項８】
前記第１、第２、第３、および第４コイルはそれぞれ、いずれかのコイル分のパイプ長さに相当する距離で互いに隔てられている請求項７に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項９】
前記第１、第２、第３、および第４コイルはそれぞれ同じ向きに巻きつけられている請求項７または８に記載のスケール除去／防止装置。
【請求項１０】
スケール沈着物がパイプの内側面に生じることを防止し、前記内側面から前記スケール沈着物を除去する方法であって、
（ｉ）液体を含むパイプの周りに一本のワイヤを、コイルあたり、次式に従い計算されたターン数（Ｔ）で巻きつけ、
Ｔ＝（Ｋσ）／（ＩＮ）
ここで、Ｋは前記パイプの直径から導き出される値の定数であり、信号が前記パイプを回る総数は、コイルの数×コイルあたりのターン数と前記コイルに与えられる電流と前記パイプを移動する液体の種類に等しく、σは横断面積であり、Ｉは前記信号ワイヤを通る電流であり、Ｎはコイルの数である
（ｉｉ）前記信号ワイヤの第１端をジェネレータの第１端子と電気的に接続し、前記信号ワイヤの反対端を前記ジェネレータの第２端子に電気的に接続し、
（ｉｉｉ）前記信号ワイヤを介して前記パイプに、非連続な信号であって（ｉ）概ね７５０ＨＺから概ね１２．５ＫＨｚまでの様々な周波数で周波数変調され、（ｉｉ）前記信号がゼロに相当する値にならないように直流オフセットを有する信号を前記パイプに伝える方法。
【請求項１１】
前記パイプの直径が３５ｍｍ未満の場合、前記Ｋが１５，０００±２０％である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記パイプが３５〜１００ｍｍの間の直径を有する場合、前記Ｋが１５，０００±２０％である請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記パイプの直径が１００ｍｍまたはそれ以上の場合、前記Ｋが１５，０００±２０％である請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
スケール除去またはスケール防止回路であって、
前記スケール除去またはスケール防止回路に電力を供給する電源コンポーネントと、
信号を与える信号発生コンポーネントと、
前記信号発生コンポーネントと電気的に接続され、前記信号発生コンポーネントにより与えられる信号が非連続で概ね７５０ＨＺから概ね１２．５ＫＨｚまでの範囲で変化する周波数で周波数変調されるように前記信号発生コンポーネントを制御する信号制御コンポーネントと、
前記信号がゼロに相当する値にならないように非連続に周波数変調された信号を補正するオフセット・コンポーネントと、を含むスケール除去またはスケール防止回路。
【請求項１５】
前記信号は、１秒当たりのサイクル数または掃引数が２５までの速さで、各サイクルを７５０Ｈｚから１２．５ＫＨｚの一周波数スイープにして、周波数レンジのラピッド・サイクルを与える請求項１４に記載の回路。
【請求項１６】
前記信号は、１秒の約１／２５のサイクルを有する請求項１４に記載の回路。
【請求項１７】
各サイクルの間に、概ね６ミリセコンドのデッド・ゾーンがある請求項１４、１５、または１６記載の回路。
【請求項１８】
前記信号は、正弦関数である請求項１４から１７のいずれかに記載の回路。
【請求項１９】
前記信号は、４ボルトの振幅である請求項１４から１８のいずれかに記載の回路。
【請求項２０】
前記信号は、４ボルトの直流オフセットである請求項１４から１９のいずれかに記載の回路。
【請求項２１】
前記信号発生コンポーネントは、モノリシック機能のジェネレータを組み込む請求項１４から２０のいずれかに記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールの除去および／またはスケール防止のための方法および装置に関する。特に本発明は、液体を含む管路やその他の中空部材からスケールを除去する、または内部でのスケール成長を防止する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の硬度は、水中のカルシウムおよびマグネシウムイオン濃度の指標である。水の硬度が高いことは世界の多くの地域でよく見られ、パイプやその他の水関連システム内でのスケール生成を招いている。スケールは、一般に方解石構造で、硬い白い物質として生じる。方解石構造は、立方格子形を有する規則的で密な結晶組織の中へ炭酸カルシウム分子が析出して生じる。スケールは、一般に、給湯システム、蒸発冷却器、熱交換器および冷却塔を含む設備のパイプ、バルブまたは配管に影響を与える。スケールが生成すると、エネルギーの移動ロス、電力消費の上昇、並びに給湯システムおよびボイラの運転費用の上昇を招く。相当量のスケールが成長し、パイプやそのような設備の配管において水の流れを妨げうる。スケールはまたは糸状菌、カビおよびバクテリアの成長を促進する。
【０００３】
加熱された液体はより蒸発しやすく、脂肪、タンパク質および無機物が付着する種（種晶）を残存させる可能性を高くするため、管路を流れる液体を加熱することを含むシステムは固形の沈着物を生成しやすい。このような種も時々「スケール」と呼ばれる。ここでスケールと呼ばれるものは、脂肪、タンパク質、無機物および無機物のキレート化合物からなる沈着物に加え、バイオ・フィルムおよび生物学的に活性な沈着物をも含む。したがって、ここで用いられる「スケール」という用語は、こうした代替物を含み管路またはその他の中空部材のあらゆる固形沈着物を指すものとする。本発明は、乳食品やミルクのような食品加工または衛生処理産業におけるスケール除去に特に関係する。管路中の液体が加熱される処理の一つの例は、ミルクの低温殺菌である。ミルクと乳製品を含む管路に生じるスケールは、ミルクが加熱される場合に沈着する様々な種、脂肪の沈着物、タンパク質の沈着物、ミルクが１１０℃まで加熱される場合に生じるβ‐ラクトグロブリン、およびミルクが１００℃を超えて加熱される場合に生ずる無機物および無機物のキレート化合物のような種、を含む。従来のスケール除去技術は、ミルク特有の性質に合っていないので、ミルクを含む管路の内壁に蓄積したスケールの除去には有効ではない。この明細書では、ミルクを含む管路の内部で生成されたスケールという場合、処理温度を含み処理温度までの温度プロファイルでミルクが加熱される場合に沈着物として生成されるすべての種を含む。
【０００４】
スケール生成に対抗するために開発されてきた様々な装置には、磁気装置、電気磁石システム、および電気式脱スケール装置（デ・スケーラ）が含まれる。
【０００５】
磁石および磁気装置は、限定的なスケール除去効果しかもたらさず、鉄のような不純物を引き付けるという欠点をもつ。鉄は、磁石が配置されているエリアを覆い、さらに磁石の強さを弱める。この過程は、永久分極効果として知られている。スケール除去用磁石は、正確に取り付けることが非常に難しく、また更に、多くの専門家は磁石が有益な結果を生まないと考えている。
【０００６】
電気磁気システムは、磁気システムと同様の方法で作用する。しかしながら、電気磁気システムの中には、永久分極効果を相殺するために磁界のオシレーションを行うものがある。磁性の効果は、短く直線的なパイプの部分にしか作用せず、それゆえ、そのシステムは、パイプ部分を流れる水に部分的にしか作用せず、水の流速が大きくなるとスケール処理用の磁気システムの効果は低くなる。
【０００７】
電気式のデ・スケーラは、パイプのまわりまたは近くに配置されたコイルに電気信号を伝える。その結果生じる信号は、パイプの相当な長さを移動し、それゆえ、スケール防止効果が向上する。電気式のデ・スケーラの例は米国特許第５，５１４，２８３号および５，０７４，９９８号に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
米国特許第５，５１４，２８３号は、スケールの沈着を防ぎ、および除去するための水処理装置について開示する。その処理装置は、処理されるパイプの外に配置された第１コイルを含む。電気回路は、第１コイルに電気的に接続され、水に電磁界を生じさせる一連の高周波信号をコイルに送る。通電信号の周波数と振幅は、マイク端子によってコントロールされる。マイクロホンはパイプに向かって置かれ、乱流を聴きとる。回路は、乱流を読み取って通電信号に変換し、このようにして回路により提供される通電信号は、水の乱流と関係する。別の実施態様では、水の流量を測定するパイプへインストールされたトランスデューサに応じてその後、通電信号が生成される。しかしながら、流量モニタをパイプに取り付けることが非常に難しい可能性があるといったように、この実施態様にはほとんど実用性がない。
【０００９】
マイクロホンは水の流量を検知する有効な手段ではなく、従って、コイル通電に適する以前に、マイクロホンによって生成された信号をフィルタするために大規模な回路が必要とされる。マイクロホンはまた、他のノイズ源からの妨害に弱く、第１コイルに供給される予期しない信号の原因となる。さらなる問題は、米国特許第５，５１４，２８３号の装置は主として水のために設計されており、水とは異なる特性を持つ他の液体にふさわしいようにキャリブレーションをし直す何らの手段も備えないことである。
【００１０】
米国特許第５，０７４，９９８号も、パイプ中のスケール形成防止用、また、パイプからのスケール除去用のコイルを備え、磁界を生成する装置を開示する。通電ユニットは、コイルに周波数が異なる通電信号を供給する。この装置はまた、パイプ中の水の流量に関するデータを提供する流量トランスデューサを含んでもよく、これは、付随して通電信号を変えることができる制御ユニットによって解釈されうる。流量トランスデューサは、内部に設けられるトランスデューサであってもよく、あるいは外部にあってパイプと誘導的にまたは熱的に共役するトランスデューサであってもよい。
【００１１】
内部的なトランスデューサの設置には相当な費用および困難が伴う。というのも、パイプ敷設を伴うオペレーションは閉じたものでなければならいにもかかわらず、設置のためにパイプを開かなければならないためである。従って、改造時において内部的なトランスデューサを取り付けることはかなり魅力的でないオプションである。誘導的にあるいは熱的に共役するトランスデューサは、内部的なトランスデューサを設置する場合の困難を克服する。しかしながら、誘導的にあるいは熱的に共役するトランスデューサはより複雑な装置で、また、内部的なトランスデューサよりはるかに不正確な結果しか生じない。トランスデューサを組込まない発明の一態様も開示されているが、ＵＳ５，０７４，９９８はこの例において磁界の挙動をキャリブレートする方法を開示していない。米国特許第５，５１４，２８３号に示された発明と同様、ＵＳ５，０７４，９９８に開示された装置は、水とは異なる性質を有する液体に対応しておらず、したがってこれらの例の中ではスケール除去はさほどではない効果しか得られない。
【００１２】
本発明の目的は、従来技術の上述した問題の少なくとも１以上を解決、もしくは少なくとも低減すること、または商業上有用な選択肢を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
唯一の、あるいは本当に最も広い形態とは限らないが、一態様では、本発明は
（ｉ）信号を生成するジェネレータと、
（ｉｉ）前記ジェネレータと電気的に接続され、使用時には液体を含むパイプまたはその他の中空部材に巻きつけられる少なくとも１の信号ワイヤと、
（ｉｉｉ）前記信号が（ｉ）非連続であり（ｉｉ）概ね７５０ＨＺから概ね１２．５ＫＨｚまでの様々な周波数で周波数変調され、（ｉｉｉ）前記信号がゼロに相当する値にならないように直流オフセットを有することを保証する、前記ジェネレータに付随する回路手段と、を有するスケール除去／防止装置である。
【００１４】
本発明に係るスケール除去装置では、周波数レンジが上述した先行技術システムより大きく、その結果、流体を運ぶ管路や管路関連技術に周波数に基づくエネルギーをより多く付加することになる。これは、より大きな分子の応答を引き出すために必要なエネルギーを必要な形式で供給する。衛生処理の管路および加熱システムでは、水ベースの管路やその関連のプロセスで形成されるより大きな沈着分子が形成される。周波数エネルギーの範囲がより高くなるのに応じてより大きな分子が連続的に動くので、より高い周波数は沈着速度を減少させることを確実化する。このような分子の可動化により、より大きな分子は、結晶格子やアモルファスな沈着物となって沈降する傾向に打ち勝つに十分な運動量を獲得するようになり、これにより、そうでなければ沈着物となったであろう物質はプロセスの流れの中を流されることになる。
【００１５】
信号形式を非連続とする目的は、周波数掃引またはサイクリング・プログラムにデッド・ゾーンを導入することであり、それによって、ある短い時間、信号は印加されない。大きく、より高い周波数の信号出力形式が組み入れられると、短期間、０信号帯域幅がある影響により、誘発されて生じた周波数エネルギーに応じて既に動いている沈着分子に急速な運動変化がもたらされる。この急速で短時間枠での運動変化は沈着分子にさらなるショックをもたらし、分子に、その分子がそうでなければ結晶構造またはアモルファスな沈着物になる傾向に打ち勝つことをより助けるような沈着防止メカニズムをより効果的に与える。
【００１６】
好ましくは、スケール除去装置はまた、ディスプレイに電気的に接続される周波数検出器を含み、周波数検出器はスケール除去装置が液体に信号を送信したことを検知するためにパイプに隣接して設けられ、ディスプレイは信号が液体に送信されたことを周波数検出器が検知したという確認を与える。
【００１７】
別の態様では、本発明は、液体を含むパイプの内側面でのスケール沈着物の形成を防止し、および／またはパイプの内側面からスケール沈着物を除去する方法であって、
（ｉ）液体を含むパイプの周りに一本のワイヤを、コイルあたり、次式に従い計算されたターン数（Ｔ）で巻きつけ、
Ｔ＝（Ｋσ）／（ＩＮ）
ここで、Ｋは値の定数であり、σは横断面積であり、Ｉは前記信号ワイヤを通る電流であり、Ｎはコイルの数であって、
（ｉｉ）前記信号ワイヤの第１端をジェネレータの第１端子と電気的に接続し、前記信号ワイヤの反対端を前記ジェネレータの第２端子に電気的に接続し、
（ｉｉｉ）前記信号ワイヤを介して前記パイプに、非連続な信号であって（ｉ）概ね７５０ＨＺから概ね１２．５ＫＨｚまでの様々な周波数で周波数変調され、（ｉｉ）前記信号がゼロに相当する値にならないように直流オフセットを有する信号を前記パイプに伝える方法であり、
Ｋは定数であって、その値はパイプの直径から導き出され、信号がパイプの周囲を回る総数はコイルの数×コイルあたりのターン数とコイルに供給される電流とパイプを流れる液体の種類に等しい。
【００１８】
Ｋの単位は、アンペア（Ａｍｐ）である。平方メートル当たりの総ターン数。
【００１９】
好ましくは、パイプの直径がおよそ３５未満である場合、Ｋは１５，０００、＋２０％、−２０％である。これは、直径２０ｍｍのパイプでは、パイプ周囲の総ケーブル巻回（トータル・ケーブルターン）数が約５０に相当する。
【００２０】
好ましくは、パイプの直径がおよそ３５ｍｍから１００ｍｍの間である場合、Ｋは１５，０００、＋２０％、−２０％である。これは、直径５０ｍｍのパイプでは、パイプ周囲の総ケーブル巻回数が約９０に相当する。
【００２１】
好ましくは、パイプの直径がおよそ１００ｍｍである場合、Ｋは１５，０００、＋２０％、−２０％である。これは、直径１００ｍｍのパイプでは、パイプ周囲の総ケーブル巻回数が約３２０に相当する。
【００２２】
好ましくは、パイプの直径が１００ｍｍを超える場合、Ｋは１５，０００、＋２０％、−２０％である。
【００２３】
他の形式では、本発明は、信号を与えるスケール除去またはスケール防止回路であって、
前記スケール除去またはスケール防止回路に電力を供給する電源コンポーネントと、
信号を与える信号発生コンポーネントと、
前記信号発生コンポーネントと電気的に接続され、前記信号発生コンポーネントにより与えられる信号が非連続で概ね７５０ＨＺから概ね１２．５ＫＨｚまでの範囲で変化する周波数で周波数変調されるように前記信号発生コンポーネントを制御する信号制御コンポーネントと、
前記信号がゼロに相当する値にならないように非連続に周波数変調された信号を補正するオフセット・コンポーネントと、を含むスケール除去またはスケール防止回路を含む。
【００２４】
好ましくは、信号は、上述した周波数レンジで、１秒当たりのサイクル数またはスイープ数が２５までの速さで、各サイクルを、一周波数スイープが７５０Ｈｚから１２．５ＫＨｚであるようにして、ラピッド・サイクルを与える。
【００２５】
好ましくは、前記スケール除去回路により与えられる信号は、１秒の約１／２５のサイクルを有する。
【００２６】
好ましくは、各サイクルの間に、概ね６ミリセコンドのデッド・ゾーンがある。
【００２７】
好ましくは、スケール除去回路により与えられる信号は、正弦関数である。
【００２８】
好ましくは、スケール除去回路により与えられる信号は、４ボルトの振幅である。
【００２９】
好ましくは、スケール除去回路により与えられる信号は、４ボルトの直流オフセットを有する。
【００３０】
好ましくは、信号発生コンポーネントは、モノリシック機能のジェネレータを組み込んでいる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のさらなる特徴は、次の詳細な説明により明らかになるだろう。
【００３２】
本発明の理解を助け、当業者が本発明に実用的な効果を見出しうるように、本発明の好ましい態様が例として記載されるが、付属図面は単に参照するにすぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１には、正端子２０と陰端子３０を有するジェネレータ１５を組込んだ、第１実施形態のスケール除去／防止装置１０の概略図が示されている。信号ケーブル４０は、正端子２０および陰端子３０間に渡り電気的に接続されている。信号ケーブル４０は、パイプ７０の周囲に第１コイル５０と第２コイル６０とを形成する。第１コイル５０の第１ターン８０と第２コイル６０の第１ターン９０は、ケーブル・タイまたはそれに類する物でパイプ７０に取り付けられている。同様に、第１コイル５０の最終ターン１００と第２コイル６０の最終ターン１１０は、ケーブル・タイまたはそれに類する物でパイプ７０に取り付けられている。第１コイル５０と第２コイル６０とは、１つのコイル分のパイプ長さに等しい距離で離間されている。スケール除去／防止装置１０はコイルを一つだけ組み込んでいてもよく、多数のコイルを組み込んでいてもよいと解すべきである。電源（図示せず）はジェネレータ１５に電力を供給するために設けられる。ジェネレータ１５が駆動されると、信号１２０、その特質は図３に例示されるが、が信号ケーブル４０に伝えられる。
【００３４】
第１コイル５０および第２コイル６０を形成するために信号ケーブル４０がパイプ７０の周囲を回る総数を算定する好ましい方法は、式
コイルあたりの巻回（ターン）数＝（パイプの断面積Ｋ＊）／（コイルの電流値＊）、省略すると、
Ｔ＝（Ｋσ）／（ＩＮ）で与えられる。
【００３５】
定数Ｋは、すべてのパイプ直径について１５，０００＋２０％、−２０％に相当する。従って、巻回の最適数は、スケール除去／防止装置の異なるモデルについて異なる電流出力を考慮に入れて、スケール除去／防止装置１０の個別のアプリケーションそれぞれについて算出できる。異なる状況ではＫの異なる値を利用することができることが理解されるべきである。例えば、パイプ７０が水を含む場合は、パイプ７０がミルクを含む場合とは異なるＫの値が使用されうる。
【００３６】
スケール除去／防止装置１０が前記式で特定される値より少ない巻回数しか持たない状態で取り付けられると、信号１２０はパイプ７０の全横断面積に渡って必要な周波数エネルギー値を与えない可能性がある。上述された式により与えられる数より巻回数を多くしても、スケール除去は非常に僅かか、知覚できない程度しか向上しない。しかし、巻回数をより多くすることは、スケール除去／防止装置１０のコストを増加させ、またスケール除去／防止装置１０の設置をさらに複雑にする。更に、巻回数を増加させることは、永久あるいは振動磁石を組込んだ先行技術に係る装置で経験済みの効果に似た永久分極効果を引き起こす可能性もある。式は、パイプ７０の外周とコイル５０および６０の巻回数とを関連づけることにより、信号１２０の強さを液体１４０（図２の中で示される）が移動する速さと関連づける必要性をなくす。このように、トランスデューサによって生成されたデータに基づいて信号１２０を変更する必要性なしに、様々なサイズのパイプをスケール除去／防止装置１０に供することができる。
【００３７】
図２には、パイプ７０および第１コイル５０の断面図が示される。信号１２０に対応する電磁界１３０は、第１コイル５０を囲んで示されている。信号１２０に相当する電気信号１５０は、パイプ７０に含まれる液体１４０へ向けられる。電気信号１５０が第２コイル６０によって誘導される第２電気信号（図示せず）を加えると、ネット・ベクトル効果が発出される。ネット・ベクトルは、信号１２０がパイプ７０内を移動できる距離を延ばす。電流×総ケーブル・ターンの積は、パイプの横断面積全体で生成される周波数エネルギーの量に影響する。第１コイル５０と第２コイル６０は、ネット・ベクトル効果を得るために、どちらも同じ向きに巻きつけられなければならない。
【００３８】
図３には、ジェネレータ１５から一定の間隔で信号ケーブル４０に伝えられる信号１２０の信号特性が図示されている。信号１２０は、周波数変調された正弦波であり、飲用水と井戸水、および自然の水源地由来の水向けには約７５０Ｈｚから１０ＫＨｚのイニシャル周波数を持ち、乳製品、飲料、食料品および有機系の液体を含む液体向けには７５０Ｈｚから１２．５ＫＨｚのイニシャル周波数を持つ。７５０Ｈｚから１２．５ＫＨｚの間の周波数レンジは、水とは異なる特性を有するミルクおよびその他の飲料向けに特に適している。よって、７５０Ｈｚから１２５００Ｈｚの周波数レンジは、ミルクや他の飲料がパイプ７０に含まれる場合に、よりよいスケール除去またはスケール防止をもたらす。信号１２０は、４ボルトの振幅および４ボルトの直流オフセットを有する。４ボルトの直流オフセット（ＤＣオフセット）は、信号１２０が確実に０ボルトにならないようにし、それゆえ、信号１２０は、絶えず液体１４０に影響を及ぼし、それゆえ、スケール沈着はより効果的に除去され、防止される。デッド・ゾーン１６０は、持続時間が約６ミリセコンドで信号１２０の間に組込まれ、ジェネレータ１５が各信号１２０の間にキャリブレーションをし直す時間を割り当て、永久分極効果を回避するために必要である。永久分極効果は連続的な磁界が加えられる場合に起こり、鉄のような不純物が液体から取り出されてパイプ７０の内壁面を覆ってスケールリムーバ１０の効果を減じる。信号１２０は、連続する２つのデッド・ゾーン１６０の間に１秒の約１／２５の周期を有するが、ほかの周期もまた適切であろうことは理解されるべきである。
【００３９】
図４には、スケール除去／防止の回路１７０の概略図が示される。スケール除去／防止回路１７０は、信号発生コンポーネント１８０、オフセット・コンポーネント１９０、電源コンポーネント２００および信号制御コンポーネント２１０を組み込んでいる。
【００４０】
１２ボルトの直流電源２２０および８ボルトの電圧レギュレータ２３０が、電源コンポーネント２００に組み込まれている。１２ボルトの電源２２０はＰＳ０５２０であり、８ボルトの電圧レギュレータ２３０はＬＭ７８０８ＣＴである。別の電源と電圧レギュレータもまた適しており、供給され規制される電力レベルもまた異なってよいことが理解されたい。８ボルトの電圧レギュレータ２３０によって供給される８ボルトは、Ｒ５とＲ６を組み込む分圧回路２３５によって４ボルト（ＶＲＥＦ）に変換される。電源コンポーネント２００に組み込まれるコンデンサ、抵抗器およびダイオードは、標準的な回路素子である。
【００４１】
他の信号発生器も適していることは認識されるべきであるが、ＸＲ２２０６が信号発生コンポーネント１８０に組み込まれている。ＸＲ２２０６はモノリシック機能のジェネレータであり、ピン２（ＳＴＯ）を介して出力を伝達する。出力電流は信号１２０に相当し、従って、飲用水と井戸水、および自然の水源地由来の水向けには約７５０Ｈｚから１０ＫＨｚに、乳製品、飲料、食料品および有機系の流体を含む流体向けには約７５０Ｈｚから１２．５ＫＨｚに周波数変調される。ピン１０（ＢＩＡＳ）とピン１２（ＧＮＤ）との間に電気的に接続されているキャパシタＣ７は、信号１２０の周波数レンジを変更する。ピン７（ＴＲ１）は、信号制御コンポーネント２１０へ電流を供給する。信号１２０の周波数は信号制御コンポーネント２１０によってピン７から取り出された電流に正比例する。
【００４２】
信号制御コンポーネント２１０はオペ・アンプＩＣ１Ａを組込んでおり、それは、ピン７（ＴＲ１）から取り出される電流の量をコントロールするＬＭ３５８であり電流を引き出す手段である。そしてＩＣ１Ａは、約７５０Ｈｚから３〜１０ＫＨｚまで、あるいは約７５０Ｈから約１２．５ＫＨｚまで信号１２０が上昇するのに必要な時間を設定する。
【００４３】
オフセット・コンポーネント１９０は、ＬＭ３５８であるオペ・アンプＩＣ１Ｂと４つの電流増幅器Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４を組み込んでいる。２つの電流増幅器Ｑ１とＱ２は、それぞれＢＣ５４７とＢＤ１３９であり、ともにＮＰＮ型のトランジスタである。２つ電流増幅器Ｑ３とＱ４はそれぞれＢＣ５５７とＢＤ１４０であり、ともにＰＮＰ型のトランジスタである。オペ・アンプＩＣ１Ｂは、ＸＲ２２０６のピン２（ＳＴＯ）および４ボルトのＶＲＥＦに電気的に接続されている。ダイオードＤ３およびダイオードＤ２は、オペ・アンプＩＣ１Ｂの出力に電気的に接続されている。ダイオードＤ４は、ダイオードＤ３および電流増幅器Ｑ３のベースに電気的に接続されている。ダイオードＤ１は、ダイオードＤ２および電流増幅器Ｑ１のベースに電気的に接続されている。
【００４４】
オフセット・コンポーネント１９０は、４ボルトのＤＣオフセットに、ＸＲ２２０６のピン２（ＳＴＯ）によって生成された信号を与える。オフセット・コンポーネント１９０は、ＣＯＮ３とＣＯＮ２を介して正端子２０および陰端子３０に電気的にそれぞれ接続されている。
【００４５】
図５には、本発明の別の実施態様の概要図が示され、それは２出力のスケール除去／防止装置２５０を組み込んでいる。２出力のスケール除去装置２５０は、正端子２６０および２６５、陰端子２７０および２７５がある２出力の信号ジェネレータ２６０を組込んでいる。第２信号ケーブル２８０と信号ケーブル４０は、それぞれ、正端子２６０と陰端子２７０との間、および正端子２６５と陰端子２７５との間で電気的に接続されている。信号ケーブル４０はパイプ７０に巻きつけられ、第１コイル５０および第２コイル６０を形成する。第２信号ケーブル２８０パイプ７０に巻きつけられ、２つのコイル２９０と３００とを形成する。コイル５０、６０、２９０、および３００はすべて同じ向きでパイプ７０の周りに巻きつけられることが重要である。
【００４６】
２出力のスケール除去装置２５０は、スケール除去／防止装置１０と同じ方法で構成されている。信号１２０は、２出力の信号ジェネレータ２６０から、信号ケーブル４０および第２の信号ケーブル２８０に伝えられる。
【００４７】
図６には、信号検出器３１０を組込んだ本発明の第３の実施態様の概要図が示されている。信号検出器３１０は、検知器ワイヤ３４０によって信号検出モジュール３３０に電気的に接続された周波数レシーバ３２０を含んでいる。ストラップ３５０は、周波数レシーバ３２０が常にパイプ７０に接触するように周波数レシーバ３２０をパイプ７０に固定している。信号検出モジュール３３０は、信号検出器３１０に電力を供給する電源（図示せず）と、信号検出器３１０に電源が供給されたことを示すパワー・インジケータライト３６０を含む。信号検出モジュール３３０に含まれる検出回路（図示せず）は、周波数レシーバ３２０によって受け取られた信号を、ディスプレイライト３７０によって表示される信号へ変換する。
【００４８】
信号検出器３１０は、スケール除去が正確に機能しているとオペレータが判定することを可能にする。信号検出器３１０なしでは、信号１２０が液体１４０0に送信されているという印がなく、従って、大量のスケールがパイプ７０中に堆積し、パイプ７０を通る液体１４０の流れに悪影響を及ぼすまで、オペレータはスケール除去／防止装置１０が機能していないことに気づかないことになろう。使用に際しては、周波数レシーバ３２０はストラップ３５０によってパイプ７０に取り付けられ、電源は検出回路用の電力を供給する。周波数レシーバが信号１２０を受け取ると、信号１２０は検知器ワイヤ３４０によって検出回路に伝えられ、その後、信号１２０はディスプレイライト３７０に伝達される。信号１２０がディスプレイライト３７０に伝えられると、ディスプレイライト３７０が光り、信号１２０が液体１４０に伝えられたことを確認する視覚信号を出す。
【００４９】
よって、本発明の方法および装置は、パイプの周りに巻かれ、特定の周波数変調された信号を伝えるコイルによって、液体を含むパイプと衛生加工技術内でのスケール蓄積という問題に対する解決策を提供する。
【００５０】
スケール除去／防止装置は、水を含む管路、および、ミルクのように水の特性と異なる特性を備えた液体を含む管路におけるスケール蓄積を防ぐのに適している。スケール除去／防止装置は組み立てが簡単で、さらに、トランスデューサの設置が必要ない。
【００５１】
ここに記述された発明は、限定されないが次に挙げるものを含む衛生処理産業の製品の処理装置および連結管路における沈着物の形成の防止および処理に用いられる。
（ｉ）全乳、スキムミルク、バターを取った後のミルク（バター・ミルク）、クリーム、ホエイ製品、脱脂乳、チーズの前駆物、および添加物を含むまたは成分を除いたあらゆる乳製品を含む乳製品。そのアプリケーションはさらにラクトースの生産、蒸発および処理システムを含む。さらに、ヨーグルトベースの製品、豆乳製品および風味をつけたミルク製品が含まれる。
（ｉｉ）フルーツジュース、ソフトドリンク、野菜ジュース、コーヒー、茶および大豆ベースの飲料を含むその他の食品、タンパク質健康ドリンク、酵母エキス、並びに製薬系および植物系の調合液を含む液体状の他の食品添加物。
（ｉｉｉ）サトウキビ、サトウダイコンおよび他の砂糖原料から砂糖を製造する際の砂糖液の処理。
（ｉｖ）天然および精製された石油化学系の関連のもの、合成された有機物ベースの製品。
（ｖ）醸造加工品とビール、スタウトビールおよび他のアルコールベースのイーストおよび／またはアルコール飲料生産のための砂糖処理アプリケーション。さらに、そのアプリケーションは、醸造所内および製品が仕入れられおよび／または使われる分配ライン両方の内部でのそれ用のコンベアラインを含む。
（ｖｉ）鉱物加工および金属精錬、および肥料、色素および塗布物を含む無機産業。
【００５２】
アプリケーションの範囲には、１００Ｃ以下および１００Ｃと１４０Ｃを超えるまでの幅の超高温熱処理温度までの温度での上記の処理が含まれる。
【００５３】
本発明は、限定されはしないが次の処理技術における沈着物の形成への処置および／または防止に適用される。
プレート状熱交換器技術 
管状熱交換器技術 
ラクトース蒸発技術 
砂糖液蒸発技術
滅菌技術
超高温熱処理技術
蒸留蒸気発生技術
発酵システム
生物学的に活性なジャーおよび槽
反応槽
触媒処理技術
石油化学処理技術 
湿式洗浄装置、凝集沈殿装置、沈降分離装置および遠心機 
上記技術は、さらに各々間へ、および各々間から液体を運ぶために使用される管路を含む。
ここに、上述したパラメータの様々な値についての定数Ｋを決定して示す表Ｘを添付する。
【００５４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１実施形態のスケール除去装置の概略図。
【図２】コイルとパイプの断面側面図。
【図３】スケール除去回路によって生成される信号の信号特性を、時間に対して示すグラフ。
【図４】スケール除去回路の概略図。
【図４ａ】図４の一部拡大図。
【図４ｂ】図４の一部拡大図。
【図４ｃ】図４の一部拡大図。
【図４ｄ】図４の一部拡大図。
【図５】第２実施形態のスケール除去装置の概略図。
【図６】信号検出器を組み込んだ第３実施形態のスケール除去装置の概略図。
【図４】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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