(57)【要約】【課題】設備を洗浄する際に、洗浄状況の進行具合をリアルタイムに監視する方法を提供することを目的とする。【解決手段】設備を洗浄した洗浄溶液が流れる配管１５、及び上記洗浄溶液と接するように上記配管１５に配された電気化学センサの電極２１〜２３を有し、上記電気化学センサは、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定する装置であり、上記電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定することにより、上記設備の洗浄の進行を監視する洗浄状況監視部位を設ける。【選択図】図１
2005189160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設備を洗浄した洗浄溶液が流れる配管、及び上記洗浄溶液と接するように上記配管に配された電気化学センサの電極を有し、上記電気化学センサは、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定する装置であり、
上記電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定することにより、上記設備の洗浄の進行を監視する洗浄状況監視部位。
【請求項２】
上記電極が、上記洗浄溶液の通る配管の内面を、環状に囲む電極である、請求項１に記載の洗浄状況監視部位。
【請求項３】
上記電気化学センサが、並列に連結された３極の上記電極を有し、この各電極間に生じる電流と電位差とのデータを測定する電流電圧測定手段、
上記の電流と電圧とのデータから電気化学的電流ノイズと電気化学的電位ノイズとのデータを求める解析手段、
上記の電気化学的電流ノイズと電気化学的電位ノイズとのデータを時系列順に記録する記録手段、
及び上記の電気化学的電流ノイズと電気化学的電位ノイズとのデータを上記記録手段から取り出し、このデータから時系列順に上記洗浄溶液の電気化学的ノイズ抵抗を算出する計算手段を有するものである、請求項１又は２に記載の洗浄状況監視部位。
【請求項４】
上記電気化学センサが、上記電気化学的ノイズ抵抗のデータを解析し、上記装置の洗浄の完了を判断する判断手段を有する、請求項３に記載の洗浄状況監視部位。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、装置の洗浄に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラントなどで配管や槽等の設備を洗浄する際には、洗浄状況を直接観察することができないために、洗浄が十分に行われたのがいつであるか判断できず、過剰な洗浄を実施して廃液などの処理負担を余分に増やしてしまったり、逆に洗浄が不完全なままで洗浄を停止して製品に不具合を生じてしまったりすることがある。
【０００３】
一方、溶液の内容の微量変化を観察するのではなく、電気化学的に測定する装置が特許文献１に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこでこの発明は、設備を洗浄する際に、洗浄状況の進行具合をリアルタイムに監視する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、設備を洗浄した洗浄溶液が流れる配管、及び上記洗浄溶液と接するように上記配管に配された電気化学センサの電極を有し、上記電気化学センサは、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定する装置であり、上記電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定することにより、上記設備の洗浄の進行を監視する洗浄状況監視部位により上記の課題を解決したのである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明により、いつ装置の洗浄が十分に完了したかを知ることができるので、不完全に洗浄を停止してその後の製品に不具合を生じることを防ぐことができる。また逆に、過剰な洗浄を行わなくても済むので、余分な廃液処理や処理時間を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明について詳細に説明する。
この発明にかかる洗浄状況監視部位は、図１に示すように、設備を洗浄した洗浄溶液が流れる洗浄溶液配管１５に、電気化学センサの電極２１〜２３を取り付けたものである。
【０００９】
この発明を用いることができる設備とは、例えば、化学プラントなどの槽、塔、配管そのもの等が挙げられる。上記設備を洗浄した洗浄溶液が流れてくる上記設備の下流の配管において、その洗浄溶液の物性を調べることで、上記設備の洗浄の進行を監視することができ、その洗浄を適切に調整及び終了させることができる。
【００１０】
上記電気化学センサは、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定する装置である。本実施形態例を含む洗浄状況監視部位と、それに配された電気化学センサとのブロック図の例である図１を用いて、この電気化学センサを構成する電流電圧測定手段２０から説明する。
【００１１】
上記の電流電圧測定手段２０は、測定電極、無抵抗電流計（ｚｅｒｏ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ａｍｍｅｔｅｒ）２４、電圧計２５、及びバンドパスフィルター２６、２７から構成される。上記測定電極は、同一材質からなる第１、第２及び第３の各電極２１、２２、２３を有する。これらの電極は、上記設備を洗浄した洗浄溶液に接するように、洗浄溶液配管１５に配されることが必要であり、同一温度条件の下にあることが望ましい。また、各々の電極の大きさ及び上記洗浄溶液への接触面積はできるかぎり同一に近いことが望ましい。さらに、電極２１、２２間の距離と、電極２２、２３間の距離は同一に近いことが望ましい。その距離は、適度なレンジで電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎを算出できるものであることが望ましい。これらの電極の形状としては、上記洗浄溶液が通過する配管の内面を環状に囲むものであると、面積が広くて検出しやすく、液内の微小な偏りに左右されにくいので、より望ましい。
【００１２】
電極２１と電極２２とは、無抵抗電流計２４で繋いで、この間に生じた電気化学的電流ａを測定する。この無抵抗電流計とは、抵抗値及びインピーダンスがゼロに近い電流計のことである。電極２２と電極２３とは、各々の電極間で反応が進行しすぎないようにして電気化学的電位差ｂを測定するため、抵抗値及び入力インピーダンスが非常に大きい電圧計２５で繋いで、この電極間の電気化学的電位差ｂを測定する。ただし、無抵抗電流計２４と電圧計２５とは、電気化学的ノイズを測定するため、高感度であることが望ましい。
【００１３】
上記の電気化学的電流ａ及び電気化学的電位差ｂは、電気化学的ノイズだけではなく、各電極表面の腐食の進行程度に応じたカップリング電流Ｉmeanや、反応以外による変動も含んでいるので、これらのデータをコンピュータ４０へ送る前に解析手段であるバンドパスフィルター２６、２７を通しておくことが望ましい。これらのバンドパスフィルターにより、その低周波領域、特に１Ｈｚ以下の周波数領域、好ましくは０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数領域における変動を抽出すると、上記の電気化学的電流ａから電気化学的電流ノイズＩｎを得ることが出来、上記の電気化学的電位差ｂから電気化学的電位ノイズＶｎを得ることが出来る。また、上記のバンドパスフィルターを通さなければ、上記の電流電気化学的電流ａからカップリング電流Ｉmeanを得ることができ、上記の電気化学的電位差ｂから電位差Ｖmeanを得ることができる。さらに、これらは、コンピュータ４０で認識できるデータとするために、コンバータ３０により変換しておくことが望ましい。
【００１４】
これらの、バンドパスフィルター２６、２７やコンバータ３０を経由した電流及び電圧の各測定データをコンピュータ４０へ入力するまでのデータ処理の具体的な回路手段の詳細を図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００１５】
図２は、電圧及び電流の測定データ信号をコンピュータ４０に入力するまでの処理回路をアナログ回路によって構成したときの一例である。この場合、先ず、電流データ、即ち、上記第１の電極２１と第２の電極２２間の電気化学的電流ａは、同図（ａ）にみられるように、無抵抗電流計２４によって測定され、バンドパスフィルター２６によって１Ｈｚ程度以下の周波数成分を抽出され、次に、信号の２乗平均を求めるＲＭＳ回路→求めた信号を直流に変換するＤＣ回路→直流に変換された信号を対数に変換するＬＯＧ回路からなるコンバータ（以下、「対数コンバータ」という。）３１によって対数変換され、さらに、アナログ／デジタルコンバータ（以下、「Ａ／Ｄコンバータ」という。）３３によってデジタル変換された後、上記コンピュータ４０に電気化学的電流ノイズＩｎとして入力される。一方、電気化学的電流ａのデータを、バンドパスフィルター２６を通さずに対数コンバータ３１とＡ／Ｄコンバータ３３とに通して、コンピュータ４０にカップリング電流Ｉmeanとして入力することもできる。
【００１６】
次に、電圧データ、すなわち、上記第２の電極２２と第３の電極２３間の電気化学的電位差ｂは、同図（ｂ）に見られるように、まず、電圧計２５によって測定される。この信号から、バンドパスフィルター２７によって１Ｈｚ程度以下の周波数成分を抽出された上で、上記の電流データと同様に対数コンバータ３２によって対数変換され、さらに、Ａ／Ｄコンバータ３４によってデジタル変換された後、上記コンピュータ４０に電気化学的電位ノイズＶｎとして入力される。一方、電気化学的電位差ｂのデータを、バンドパスフィルター２７を通さずに対数コンバータ３２とＡ／Ｄコンバータ３４とに通して、コンピュータ４０に電位差Ｖmeanとして入力することも出来る。
【００１７】
一方、図３（ａ）、（ｂ）は、上記図２（ａ）、（ｂ）のアナログ回路構成に対応してデータ処理回路をデジタル回路で構成したときの一例で、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しており、上記デジタル回路構成によっても同様な作用が得られる。なお、図１に記載のコンバータ３０内は、図２に記載のアナログ回路を用いた場合を示したものであり、図３に記載のデジタル回路を用いた場合では、対数コンバータ３１と３２が省略されることになる。
【００１８】
なお、電気化学的電流ノイズＩｎのデータを求める際には、上記のように解析手段としてバンドパスフィルターを用いる方法のほかに、電気化学的電流ノイズＩｎは、上記カップリング電流Ｉmeanのデータを、直接コンピュータ４０を解析手段として演算処理し、その標準偏差を求めることによっても得ることができる。また同様に、電気化学的電位ノイズＶｎのデータを求める際には、電極２２、２３間の電位差Ｖmeanのデータを直接コンピュータ４０で演算処理し、その標準偏差を求めることによっても得ることができる。
【００１９】
上記電気化学センサを構成するコンピュータ４０に入力された電気化学的電流ノイズＩｎと電気化学的電位ノイズＶｎとのデータ、又は、上記カップリング電流Ｉmeanと電位差Ｖmeanとのデータは、時系列順に記録手段５０に記録される。この記録手段５０は、これらのデータを保存するための保存性媒体だけではなく、計算手段６０や判断手段７０でデータを扱うための一時的な記録手段である半導体メモリー等も含む。データを保存せずに、直接に洗浄の状況を監視して調整してもよいからである。
【００２０】
上記記録手段５０に記録された各々のデータは、計算手段６０で解析される。上記のバンドパスフィルター２６、２７を用いなかった場合、カップリング電流Ｉmean及び電位差Ｖmeanを計算手段６０により解析して、電気化学的電流ノイズＩｎ及び電気化学的電位ノイズＶｎを算出してもよい。計算手段６０において算出した場合も、あらかじめバンドパスフィルター２６及び２７を用いて抽出した場合のどちらも、この計算手段６０で、電気化学的電流ノイズＩｎ及び電気化学的電位ノイズＶｎから、オームの法則による下記式（１）に従い、電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎを算出する。なお、この計算の際には、時系列を合わせておくことが必要である。この算出された電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎは、記録手段５０で時系列順に記録してもよい。
【００２１】
Ｒｎ＝Ｖｎ／Ｉｎ    （１）
【００２２】
上記の算出された、又は記録手段５０に一度記録された後に読み出された電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎは、判断手段７０に送られて、あらかじめ設定しておいた限界値や過去の蓄積データ等と比較され、上記設備の洗浄が完了したか否かを判断される。具体的には、電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎが設定された値よりも高い値を一定時間継続したら、上記洗浄溶液に含まれてイオンとなりうる不純物や汚れが十分に取り除かれたとみなして、上記設備における洗浄の完了と判断する。このとき、電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎとともに、電気化学的電流ノイズＩｎ及び電気化学的電位ノイズＶｎも、判断手段７０に送り、電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎの値とともに総合的に判断してもよい。
【００２３】
上記の電気化学センサが、電流電圧測定手段２０で上記洗浄溶液の電気化学電流ノイズＩｎ及び電気化学電位ノイズＶｎを測定し、上記の判断手段７０が、上記設備における洗浄の完了と判断したら、コンピュータ４０から設備全体の調整手段８０を制御して、洗浄を停止し、上記設備の本来のプロセスを再開させるとよい。また、調整手段８０は、洗浄を停止させるだけではなく、洗浄の進行に合わせて洗浄量などを細かく調整できるとより望ましい。具体的な調整手段８０としては、例えば、外部からの信号により洗浄液の流量を調整可能な電磁弁などが挙げられる。
【００２４】
この電気化学センサＡを取り付けた、この発明にかかる洗浄状況監視部位の設置例を図４に示す。
洗浄の対象となる設備１２は、具体例としてはプラント内の槽、塔、配管などであり、上流の配管１１から流れ込んだ物質を、通過、滞留させたり、反応、変化などの処理を行ったりして、下流の配管１３へと送るものである。この設備１２を洗浄するにあたっては、上流の配管１１からの流入と下流の配管１３への流出を一時的に止めて、上流から別に設けた洗浄液配管１４から洗浄液ｐを流入させて、設備１２を洗浄し、洗浄し終わった後の洗浄溶液ｑは下流に別に設けた洗浄溶液配管１５へ流出させ、廃液処理工程へと送る。
【００２５】
この洗浄液ｐの流量を洗浄の進行状況に応じて制御するための電気化学センサＡが、洗浄溶液ｑの流れる、設備１２より下流にある配管に設けられ、その配管内には電気化学センサＡの電極２１〜２３が、洗浄溶液ｑに接するように取り付けてある。なお、洗浄溶液ｑが流れる配管であれば、下流の配管１３から分岐した洗浄溶液配管１５に設けてあってもよい。設備１２に供給された洗浄液ｐは、洗浄後の洗浄溶液ｑとなって出てくる際に、設備１２の洗浄の進行状況に応じて含有する汚れの量が変化する。これにより、電極２１〜２３によって測定される電流と電位差が変化する。
【００２６】
電気化学センサＡが洗浄溶液ｑを測定し、設備１２の洗浄が終了したと判断した場合には、洗浄液ｐの弁を締めて洗浄を終了させる。さらに、電気化学センサＡが洗浄溶液ｑの数値を細かく判断し、その判断された洗浄状況に応じて、調整手段８０が洗浄液ｐを供給する弁のポンプストロークを細かく制御できるものであると、より確実な洗浄が可能となる。
【００２７】
設備１２の洗浄が終了し、洗浄液ｐの供給を止めた後は、洗浄溶液配管１５に繋がる弁を締めた後、上流の配管１１と下流の配管１３とに通じる弁を開いて、元通り設備１２を稼動させる。
【００２８】
なお、図１のように、上記の判断手段７０で判断した結果を出力手段９０に送り、ＣＲＴや液晶等であるディスプレイ９１の画面上やプリンタ９２のプリントアウトに出力表示して、人間が確認した上で洗浄液ｐの弁を調整してもよいが、効率化という点においては、コンピュータ４０から調整手段８０により直接に洗浄液ｐの弁を制御した方が望ましい。
【００２９】
また、上記の判断した結果とともに、電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎ、電気化学的電流ノイズＩｎ、電気化学的電位ノイズＶｎ、カップリング電流Ｉmean、電位差Ｖmeanなどを、出力手段９０に送り、各測定データの瞬時値や、時系列で表したトレンド値の推移、その累積値などを、各別若しくは相互に関連付けて表示させてもよい。さらに、これらのデータを記録手段５０に記録して蓄積し、洗浄の完了を示すためのさらに最適な設定を求める判断材料とするとより望ましい。
【００３０】
この発明にかかる洗浄状況監視部位は、特に水系プラントの配管部で有効である。水系であれば、上記洗浄液ｐとして水を使用しても、洗浄後に徹底した乾燥を必要とせず、速やかにプラントを再開できる。
【実施例１】
【００３１】
以下に実施例をあげて、この発明をさらに具体的に説明する。なお、洗浄状況監視装置として、図１乃至図４に示す構成及び機能を有する装置を用いた。
【００３２】
三菱化学水島工場のプラントにおいて、洗浄を行った際の洗浄溶液の電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎの時系列上の変遷、及びその際の、上記洗浄溶液中におけるアンモニアと硫化水素との濃度を図５に示す。洗浄は洗浄液ｐのポンプストロークを段階的に上昇させていき、その後、電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎの変化に応じて、ポンプストロークを段階的に減少させた。
【００３３】
洗浄溶液中の汚れの量に応じて電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎが減少することが確認でき、この電気化学的ノイズ抵抗Ｒｎによって、洗浄の進行状況を監視することができ、ポンプストロークを調整して十分かつ無駄の少ない洗浄ができた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】洗浄状況監視部位で測定したデータを処理する電気化学センサの回路例の概要を示すブロック図
【図２】図１の電気化学センサの回路をアナログ回路で構成したときの例を示すブロック図
【図３】図１の電気化学センサの回路をデジタル回路で構成したときの例を示すブロック図
【図４】設備に対するこの発明にかかる洗浄状況監視部位の配置の概要を示すブロック図
【図５】実施例における、Ｒｎの変遷に応じてポンプストロークを調整した際のアンモニア、硫化水素、Ｒｎの変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００３５】
１１  上流の配管
１２  設備
１３  下流の配管
１４  洗浄液配管
１５  洗浄溶液配管
２０  電流電圧測定手段
２１  第１の電極
２２  第２の電極
２３  第３の電極
２４  無抵抗電流計
２５  電圧計
２６、２７  バンドパスフィルター
３０  コンバータ
３１、３２  対数コンバータ
３３、３４  Ａ／Ｄコンバータ
４０  コンピュータ
５０  記録手段
６０  計算手段
７０  判断手段
８０  調整手段
９０  出力手段
９１  ディスプレイ
９２  プリンタ
ａ  電気化学的電流
ｂ  電気化学的電位差
Ｉｎ  電気化学的電流ノイズ
Ｖｎ  電気化学的電位ノイズ
Ｉmean  カップリング電流
Ｖmean  電位差
Ｒｎ  電気化学的ノイズ抵抗
Ａ  電気化学センサ
ｐ  洗浄液
ｑ  洗浄溶液
【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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