(57)【要約】【課題】被検液に流れがあっても比較的正確に付着汚れ量を測定することが可能であり、製造コストが低廉であって、可搬性に優れた付着汚れ量測定装置及び付着汚れ量測定方法を提供する。【解決手段】測定部１と制御部２と温度記録部３と電磁弁４とからなる。測定部１は配管１００に接続されたバイパス管１００ａの内部に挿入されており、電磁弁４は配管１００とバイパス管１００ａとの間に設置されている。測定部１は、センサ本体１ａを有しており、センサ本体１ａの内部には電気ヒータ１ｂと熱電対１ｃとが設置されている。熱電対１ｃは温度記録部３に接続されており、電気ヒータ１ｂは制御部２に接続され制御可能とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検液と接触する接触部材と、該接触部材を加熱するための電気ヒータと、該電気ヒータを制御するための制御手段と、該接触部材の温度特性を測定するための温度特性測定手段とを備える付着汚れ量測定装置において、
前記被検液の流れを一時的に停止することを可能とする流れ停止手段が備えられていることを特徴とする付着汚れ量測定装置。
【請求項２】
温度特性測定手段は温度センサであることを特徴とする請求項１記載の付着汚れ量測定装置。
【請求項３】
流れ停止手段は止水弁であることを特徴とする請求項１又は２記載の付着汚れ量測定装置。
【請求項４】
接触部材と電気ヒータと温度特性測定手段とは、被検液が流れるバイパス管内に備えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の付着汚れ量測定装置。
【請求項５】
接触部材を被検液と接触させることにより該接触部材に汚れを付着させる汚れ付着工程と、該汚れ付着工程において汚れが付着した該接触部材の温度特性を測定する温度特性測定工程とを交互に繰り返す付着汚れ測定方法において、
前記温度特性測定工程では流れのない状態で前記被検液と前記接触部材とを接触させることを特徴とする付着汚れ量測定方法。
【請求項６】
汚れ付着工程において接触部材は電気ヒータによって加熱されることを特徴とする請求項５記載の付着汚れ量測定方法。
【請求項７】
温度特性測定工程において測定する温度特性は接触部材の表面温度であることを特徴とする請求項５又は６記載の付着汚れ量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、付着汚れ量測定装置及び付着汚れ量測定方法に関し、製紙工程水や冷却水等の工業工程水系における配管等の付着汚れ量の測定に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
工程水、冷却水等、産業活動に伴って用いられる水中には、多数の微生物や有機物や無機物が浮遊しており、これらに起因して配管等に粘着性のスライムが形成される。また、配管に流れる水に含まれるカルシウム分やケイ素分が配管に付着し、スケールが生じる。こうした配管等の付着汚れは、様々なトラブルの原因となる。例えば、製紙工場において、配管等の付着汚れが剥がれて白水中に浮遊し、最終製品に付着した場合、製品の品質が著しく低下してしまう。また、冷水塔における熱交換器の付着汚れは、熱交換効率の低下原因となる。このため、配管等の付着汚れ量を測定し、その測定結果に応じて適切な量の殺微生物剤、スケールコントロール剤、洗浄剤等の水処理剤を添加することが必要となる。
【０００３】
従来、こうした付着汚れ量を測定するための付着汚れ量測定装置として、被検液と接触する接触部材と、該接触部材を加熱するための電気ヒータと、電気ヒータを制御するための制御手段と、接触部材の温度特性を測定するための温度特性測定手段とを備える付着汚れ量測定装置が知られている（特許文献１〜３）。
【特許文献１】特開平１０−３３２６１０号公報
【特許文献２】特開平１１−１５３５５７号公報
【特許文献３】特開平１１−１５３５５８号公報
【０００４】
上記特許文献１〜３に記載された付着汚れ量測定装置は、接触部材に温度によって抵抗値が変化する電気ヒータが組み込まれた測温抵抗体と、測温抵抗体の電気ヒータを制御するための制御用電源と、電気ヒータへの印加電圧を測定するための電圧測定部とが備えられている。この付着汚れ量測定装置によって抄紙白水や冷却水等の被検液による付着汚れを測定する場合には、まず汚れ付着工程として、測温抵抗体を被検液中に浸漬し、測温抵抗体の表面温度が汚れの付着しやすい所定の温度となるように制御用電源によって測温抵抗体に制御電流が流される。そして、温度特性測定工程として、定期的に短時間（例えば１時間に１分の割合）だけ比較的大きな定電流が測温抵抗体に流され、その時の測温抵抗体の印加電圧を電圧測定部によって測定される。温度特性工程における測温抵抗体の温度は、表面に付着した汚れの量が多いほど被検液への放熱が遅くなり、上昇することとなる。このため、温度特性工程で測定される測温抵抗体の印加電圧は、表面に付着した汚れの量が多いほど大きくなる。このため、あらかじめ印加電圧と付着汚れ量との関係を実測によって求めておけば、測温抵抗体の印加電圧を測定するだけで付着汚れ量を求めることが可能となる。
【０００５】
この付着汚れ量測定装置によれば、時々刻々変化する付着汚れを自動的かつ連続的にオンラインで測定することができるという利点がある。
【０００６】
また、特許文献４には、内部に電気ヒータが設けられたパイプと、電気ヒータを制御する制御装置と、パイプの外表面の温度及び被検液の温度を測定するための温度センサと、外部被検液の流れを測定する流量計とが備えられた付着汚れ量測定装置が記載されている。この付着汚れ量測定装置によって付着汚れ量を測定する場合には、温度センサによってパイプの外表面の温度及び被検液の温度を測定し、さらに流量計によって被検液の流量を測定する。そして、それらのパラメータから、計算によって付着汚れ量を求めることができる。
【特許文献４】米国特許公報第４３４６５８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許公報に記載された付着汚れ量測定装置では、被測定液の流量が変化した場合、測温抵抗体からの放熱量は流量が大きいほど大きくなる。このため、付着汚れ量が同じであっても、流量の変化によって異なった印加電圧を呈することとなる。このため、流量が変化する被測定液に対しては、付着汚れ量を正確に測定することができない。
【０００８】
この点、特許文献４に記載された付着汚れ量測定装置では、被検液の流量を測定するための流量計を設けたり、流量をコントロールするバルブを設けたりすることにより、被検液の流量の影響を考慮することができる。このため、被検液に流れがある場合であっても、付着汚れ量を比較的正確に測定することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、流量計を設けたり、流量をコントロールするためのバルブを設けたりした場合、付着汚れ量測定装置が複雑化して製造コストが高騰化する。また、装置が大型化することとなり可搬性も悪くなる。
【００１０】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、被検液に流れがあっても比較的正確に付着汚れ量を測定することが可能であり、製造コストが低廉であって、可搬性に優れた付着汚れ量測定装置及び付着汚れ量測定方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の付着汚れ量測定装置は、被検液と接触する接触部材と、該接触部材を加熱するための電気ヒータと、該電気ヒータを制御するための制御手段と、該接触部材の温度特性を測定するための温度特性測定手段とを備える付着汚れ量測定装置において、前記被検液の流れを一時的に停止することを可能とする流れ停止手段が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の付着汚れ量測定装置は、本発明の付着汚れ量測定方法を行なう。すなわち、本発明の付着汚れ量測定方法は、接触部材を被検液と接触させることにより該接触部材に汚れを付着させる汚れ付着工程と、該汚れ付着工程において汚れが付着した該接触部材の温度特性を測定する温度特性測定工程とを交互に繰り返す付着汚れ測定方法において、前記温度特性測定工程では流れのない状態で前記被検液と前記接触部材とを接触させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の付着汚れ量測定装置で付着汚れ量を測定する場合には、まず汚れ付着工程として、接触部材を製紙工程水配管や冷却水配管等、流れを有する被検液中に浸漬する。
【００１４】
こうして、汚れ付着工程において接触部材に汚れを付着させた後、温度特性測定工程として、汚れが付着した接触部材の温度特性を温度特性測定手段によって測定する。接触部材の温度特性は、接触部材表面に付着した汚れの量によって変化するため、接触部材の温度特性を測定することによって、汚れ付着量を求めることが可能となる。さらに、汚れ付着工程において、流れ停止手段によって被検液の流れを一時的に停止することにより、流れのない状態で被検液と接触部材とが接触することとなる。このため、温度特性測定工程において測定される接触部材の温度特性は、被検液の流れの影響を受けることはない。このため、汚れ付着工程において例え被検液に流れがあったとしても、比較的正確に付着汚れ量を測定することが可能となる。また、流量計を設けたり、流量をコントロールするためのバルブを設けたりすることが不要となるため、付着汚れ量測定装置が複雑化することもなく製造コストも低廉となる。さらに、装置の小型化を容易に行うことができるため、可搬性を良好とすることができる。
【００１５】
汚れ付着工程において接触部材は電気ヒータによって加熱されることができる。こうであれば、接触部材を汚れ付着にとって適切な温度に設定することが可能となる。この場合において、接触部材の設定温度は測定対象となる汚れの種類によって適宜決定することができる。例えば、被検液中に含まれるカルシウム分やケイ素分に起因するスケール汚れを測定する場合には、そうした汚れが付着しやすい６０〜７０°Ｃに設定することが望ましい。また、スライムによる汚れを測定対象とする場合には、スライムの発生しやすい３０〜４０°Ｃに設定することが望ましい。
【００１６】
温度特性測定手段としては、熱電対等の温度センサを用いることが好ましい。こうであれば、温度特性として接触部材表面の温度を測定することができる。発明者の試験結果によれば、接触部材から周囲の被検液への放熱の速度は、接触部材の表面に付着した汚れの量が多くなるほど速くなる。このため、接触部材を電気ヒータ及び制御手段によって所定の条件下で加熱した場合、接触部材の表面温度は、付着汚れの量が多くなるほど高くなる。このため、あらかじめ接触部材の表面温度と付着汚れ量との関係を実測によって求めておけば、温度センサによって接触部材の表面温度を測定するだけで、容易に付着汚れ量を測定することができる。
【００１７】
また、接触部材の材質としては、被検液中において安定に存在する材料であれば用いることができる。例えば、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金、クロム、クロム合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金等の金属を用いることが可能である。これらの金属表面を研磨剤やサンドブラスト処理によって荒らし、汚れの付着を容易にすることも好ましい。さらに、接触部材の形状として管状、板状、棒状等の各種形状とすることができる。
【００１８】
さらに、電気ヒータとしても特に限定はないが、電気ヒータがシート状ヒータやカートリッジヒータ等の熱流束の大きな電気ヒータを用いれば、汚れ付着工程における接触部材を加熱する際の制御を精密に行いやすくなるため好適である。
【００１９】
また、電気ヒータが温度によって抵抗値の変化する測温抵抗体である場合には、温度特性測定手段として定電流電源及び電圧計を用いることができる。こうであれば、温度特性測定工程として、定期的に短時間（例えば１時間に１分の割合）だけ比較的大きな定電流を定電流電源により測温抵抗体に流し、その時の測温抵抗体の印加電圧を電圧計によって測定することができる。温度特性工程における測温抵抗体の温度は、表面に付着した汚れの量が多いほど被検液への放熱が遅くなり、上昇することとなる。このため、温度特性工程で測定される測温抵抗体の印加電圧は、表面に付着した汚れの量が多いほど大きくなる。このため、あらかじめ印加電圧と付着汚れ量との関係を実測によって求めておけば、測温抵抗体の印加電圧を測定するだけで付着汚れ量を求めることが可能となる
【００２０】
流れ停止手段は止水弁であることが好ましい。こうであれば、止水弁を閉じることによって容易に被検液の流れを一時的に停止することができる。さらに止水弁が電磁弁であれば、止水弁の開閉操作を容易に自動化することができ、好適である。
【００２１】
接触部材と電気ヒータと温度特性測定手段とは、被検液が流れるバイパス管内に備えることができる。こうであれば、被検液が流れる配管にバイパス管を設けることにより、容易に付着汚れ量測定装置を取付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の付着汚れ量測定装置及び付着汚れ量測定方法を具体化した実施例１を比較例１と比較して説明する。
【００２３】
（実施例１）
実施例１で使用した付着汚れ量測定装置は、図１に示すように、測定部１と制御部２と温度記録部３と電磁弁４とからなる。測定部１は配管１００に接続されたバイパス管１００ａの内部に挿入されており、電磁弁４は配管１００とバイパス管１００ａとの間に設置されている。
【００２４】
測定部１は、図２に示すように、外郭としてステンレス製の円筒容器形状のセンサ本体１ａを有しており、センサ本体１ａの内部には電気ヒータ１ｂが挿入されている。また、センサ本体１ａの内壁に接するように熱電対１ｃが取り付けられている。熱電対１ｃは温度記録部３に電気的に接続されており、電気ヒータ１ｂは制御部２に接続され制御可能とされている。制御部２と温度記録部３とは電気的に接続されており、電気ヒータ１ｂは熱電対１ｃによって測定された温度の値が制御部２にフィードバックされ、その温度に基づいて電気ヒータ１ｂを制御することが可能とされている。また、図１に示すように、電磁弁４は制御部２に接続されており制御部２内に組み込まれたプログラムによって、設定されたタイムスケジュールに基づいて開閉可能とされている。
【００２５】
以上のように構成された実施例１に係る付着汚れ量測定装置を図３に示す循環装置１０１に取り付け、以下の工程によって付着汚れ量を測定した。この循環装置１０１は、循環水を貯留する貯留タンク１０１ａと、貯留タンク１０１ａに貯留された配管１００内に循環水させるための循環ポンプ１０１ｂとが備えられており、配管１００には、循環水の流量を調節するための流量調節弁１０１ｃが設けられている。循環水の水質はカルシウム硬度が４００ｐｐｍであって、ｐＨは８．０である。
【００２６】
（汚れ付着工程）
汚れ付着工程として、循環ポンプを循環させつつ電磁弁４を制御装置２によって開放することにより、配管１００からバイパス管１００ａに被検液を流入させた。この際、制御部２によって図２に示す電気ヒータ１ｂに所定の電流を流し、センサ本体１ａの表面温度が６５°Ｃとなるように制御され、この状態で５８分間保持される。この保持されている間に、図２に示すセンサ本体１ａの外表面に炭酸カルシウムを主成分とするスケールが付着する。
【００２７】
（温度特性測定工程）
次に、電気ヒータ１ｂへの通電が１分３０秒間停止され、通電停止から１分後に図１及び図３に示す電磁弁４が制御装置２によって閉鎖され、バイパス管１００ａへの被検液の流入が停止される。この時、熱電対１ｃによって測定される温度Ｔ１は、図４に示すように、急速に被検液の温度となる。その後、制御装置２によって所定の電流が電気ヒータ１ｂへ３０秒間通電される。これにより、熱電対１ｃによって測定される温度は急速に上昇する。そして、温度記録部３により電気ヒータ１ｂへ通電してから１５秒後の温度Ｔ２が記録され、さらに被検液の温度との温度差（Ｔ２−Ｔ１）が算出され記録される。
【００２８】
さらに、汚れ付着工程と温度特性測定工程とが交互に繰り返される。
【００２９】
（比較例１）
比較例１の付着汚れ量測定装置は、電磁弁４が設けられていないことを除き、実施例１の付着汚れ量測定装置と同様の構造とされている。そして、実施例１と同じ循環装置１０１に取り付け、実施例１と同様にして汚れ付着工程と温度特性測定工程とを交互に繰り返した。ただし、温度特性測定工程では、バイパス管１００ａへの被検液の流入されたままの状態で温度測定を行った。
【００３０】
（結果）
以上のようにして実施例１に係る付着汚れ量測定装置によって測定された温度差（Ｔ２−Ｔ１）と試験の経過時間との関係を図５に示す。この図から、試験経過時間と温度差（Ｔ２−Ｔ１）との間には、明確な相関関係があることが分かった。また、センサ本体１ａに付着した汚れの量を重量変化を求めることによって実測し、その重量変化と温度差（Ｔ２−Ｔ１）との関係を調べたところ、両者は明確な比例関係にあることが分かった。以上の結果から、実施例１の付着汚れ量測定装置によれば、被検液に流れがあっても比較的正確に付着汚れ量を測定することが可能であることが分かった。また、この付着汚れ量測定装置は、流量計を設けたり、流量をコントロールするためのバルブを設けたりする必要がないため、装置を簡素化することができ、製造コストを低廉化することができる。さらに、装置の小型化も可能であり可搬性も良好であった。
【００３１】
これに対し、比較例１の付着汚れ量測定装置では、図６に示すように、バイパス管１００ａ内での被検液の流量が変化することによって温度差（Ｔ２−Ｔ１）が大きく変化してしまい、付着汚れ量の測定が困難となることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の付着汚れ量測定装置及び付着汚れ量測定方法、製紙工程水や冷却水等の工業工程水系における配管等の付着汚れ量の測定に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の付着汚れ量測定装置の模式図である。
【図２】実施例１の付着汚れ量測定装置の測定部の模式図である。
【図３】実施例１の付着汚れ量測定装置を循環水系に使用した場合の模式図である。
【図４】実施例１の付着汚れ量測定装置によって測定される試験経過時間と熱電対によって測定された温度との関係を示すグラフである。。
【図５】実施例１における試験経過時間と温度差（Ｔ２−Ｔ１）との関係を示すグラフである。
【図６】比較例１におけるバイパス管１００ａ内での被検液の流速変化と温度差（Ｔ２−Ｔ１）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ…センサ本体（接触部材）
１ｂ…電気ヒータ
２…制御装置（制御手段）
１ｃ…熱電対（温度特性測定手段）
４…電磁弁（流れ停止手段）
１００ａ…バイパス管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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